(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111423852.8 (22)申请日 2021.11.26 (71)申请人 厦门大学 地址 361005 福建省厦门市思明区思明南 路422号 (72)发明人 肖望强　邵堃　 (74)专利代理 机构 厦门律嘉知识产权代理事务 所(普通合伙) 35225 代理人 张辉 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) B61D 17/18(2006.01) G06F 119/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于粒子阻尼的型 材隔声结构及设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于粒子阻尼的型材隔 声结构及设计方法， 属于轨道交通领域， 基于粒 子阻尼的型材隔声结构的设计方法， 包括以下步 骤： S10： 确定粒子阻尼体的安装位置区； S20： 在 粒子阻尼体的安装位置区安装粒子阻尼体， 基于 离散元法建立的粒子能量耗散模 型， 统计耗能情 况得到最佳减振效果； S30： 确定与粒子阻尼体相 关的阻尼粒子的参数； S40： 通过 实验验证仿真结 果， 并确定最终方案。 基于粒子阻尼的型材隔声 结构， 包括： 型材结构和粒子阻尼体， 粒子阻尼体 设置于型材结构的安装位置区内。 本发明的基于 粒子阻尼的型材隔声结构及设计方法， 改善高速 铁路列车高速行驶时产生的噪声问题。 权利要求书3页 说明书7页 附图9页 CN 114218822 A 2022.03.22 CN 114218822 A 1.基于粒子阻尼的型 材隔声结构的设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S10： 确定粒子阻尼体的安装位置区； 根据噪声产生源， 确定噪声的传递路径， 基于型材结构的噪声的传递路径确定噪声传 递量的最大位置， 以确定所述粒子阻尼体的安装位置区； 或 建立所述型材结构的动力学模型， 确定目标隔声区域， 以确定粒子阻尼体的安装位置 区； S20： 在所述粒子阻尼体的安装位置区安装所述粒子阻尼体， 基于离散元法建立的粒子 能量耗散模型， 统计耗能情况 得到最佳减 振效果； S30： 确定与所述粒子阻尼体相关的阻尼粒子的参数， 判断所述阻尼粒子的参数是否为 最优参数， 若是， 则进入步骤S40， 若否， 则继续执 行本步骤； S40： 通过实验 验证仿真结果， 并确定最终方案 。 2.根据权利要求1所述的基于粒子阻尼的型材隔声结构的设计方法， 其特征在于， 基于 动力学模型确定所述粒子阻尼体的安装位置区包括以下步骤： S100： 建立所述型 材结构的三维模型； S200： 基于有限元法对所述型 材结构进行有限元分析， 建立相应的有限元模型； S300： 根据模态分析 结果确定所述型 材结构模态响应最大的区域； S400， 利用动力学分析方法， 对所述型材结构进行谐响应分析， 确定所述粒子阻尼体在 所述型材结构的安装位置区。 3.根据权利要求1所述的基于粒子阻尼的型 材隔声结构的设计方法， 其特 征在于， 所述粒子能量 耗散模型以粒子阻尼系统中的粒子单 元i和粒子单 元j作为研究对象； 当粒子单 元i和粒子单 元粒j发生碰撞时， 碰撞耗能为： 式中， v为粒子单 元i和粒子单 元j碰撞发生之前的相对速度； 粒子单元i和粒子单 元j之间的摩擦耗能为： Eslider＝ μFnxs 式中， μ为摩擦系数， Fn为粒子单元i和粒子单元粒j接触的表面压力， xs为粒子单元i和 粒子单元粒j间切向相对位移； 所述粒子能量 耗散模型的总耗能值 为： Etotal＝Eimpact+Eslider。 4.根据权利要求1所述的基于粒子阻尼的型 材隔声结构的设计方法， 其特 征在于， 所述步骤S30中， 所述阻尼粒子的参数为粒径、 填充率、 材质、 以及 密度； 从粒径、 填充率、 材质、 以及密度中的一个参数选作第一研究参数， 通过控制变量法对 比求得各种 粒径、 填充率、 材质、 以及密度参数中耗能值最大的所述阻尼粒子的参数， 使得 所述粒子阻尼体有最 好的隔声效果。 5.基于粒子阻尼的型 材隔声结构， 其特 征在于， 采用如权利要求1 ‑4任一项所述的基于粒子阻尼的型材隔声结构的设计方法设计而 成， 包括： 型材结构和粒子阻尼体， 所述粒子阻尼体设置 于所述型 材结构的所述 安装位置区内； 所述型材结构包括外 板、 内板、 以及板筋； 所述外板和内板之间固定有筋板， 所述筋板将所述外板和内板之间的空间分隔成多个 隔声单元， 所述安装位置区内的每 个所述隔声单 元的内部均设置有所述粒子阻尼体。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114218822 A 26.根据权利要求5所述的基于粒子阻尼的型 材隔声结构， 其特 征在于， 相邻的所述隔声单 元内部的所述粒子阻尼体的种类相同或不相同； 所述粒子阻尼体分为阻尼粒子、 第一粒子阻尼器、 第二粒子阻尼器和第三粒子阻尼器。 7.根据权利要求6所述的基于粒子阻尼的型 材隔声结构， 其特 征在于， 所述第一粒子阻尼器包括壳体和阻尼粒子； 所述阻尼粒子填充于所述壳体的内腔； 所述壳体的外侧壁与所述隔声单 元的内侧壁紧密接触； 所述壳体的壁厚为0.01～3 0mm； 所述壳体的材质为镁合金、 铝合金、 钛合金、 铁合金、 铜合金、 镍合金、 铅合金、 锰合金、 钴合金或钨合金， 或者上述 合金中的多元合金制成； 所述壳体的内表面和所述阻尼粒子的表面配置为： 表面摩擦因子为0.01～0.99， 表面 恢复系数为0.01～1； 所述壳体包括壳体、 封 盖、 以及螺 丝； 所述壳体的一端封 闭， 另一端开口设置， 所述封盖通过螺丝锁紧固定于所述壳体的开 口端， 将所述壳体的开口端封住； 所述壳体通过螺纹连接、 键连接、 型面连接、 胀紧连接、 销连接、 铆接、 焊接、 粘接或过盈 连接的方式 固定于所述隔声单 元的内部 。 8.根据权利要求6所述的基于粒子阻尼的型 材隔声结构， 其特 征在于， 所述第二粒子阻尼器包括阻尼粒子、 袋 体、 以及支撑体； 所述阻尼粒子填充于所述袋 体的内腔； 所述支撑体设置于所述隔声单元的内部， 所述袋体经由所述支撑体支撑后贴合于所述 隔声单元的内侧壁； 所述袋体的袋厚为0.01～3 0mm； 所述袋体的材质为高分子聚合物； 所述支撑体的材质为隔声材 料或吸声材 料。 9.根据权利要求6所述的基于粒子阻尼的型 材隔声结构， 其特 征在于， 所述第三粒子阻尼器包括阻尼粒子、 吸/隔声块； 所述吸/隔声块和阻尼粒子均设置于所述隔声单元的内部， 所述阻尼粒子将所述吸/隔 声块包围在内。 10.根据权利要求7或8或9所述的基于粒子阻尼的型 材隔声结构， 其特 征在于， 所述阻尼粒子为直径0.001～30mm的球体、 长短轴长度均为0.001～30mm的椭球体、 边 长为0.001～30mm规则的多面体或边长为0.0 01～30mm的不规则多面体； 所述阻尼粒子采用材质密度为0.1～30g/cm3的铁基合金、 铝基合金、 钨基合金、 纳基合 金、 镁基合金、 钾基合金、 铜基合金、 钙 基合金、 钪基合金、 钛基合金、 钒基合金、 镍基合金、 钴 基合金、 锰基合金、 铅基合金、 铬基合金中的一种或多种金属组合而成的多元合金以及玻璃 粒子、 氧化物陶瓷粒子、 碳化物陶瓷粒子、 玻璃陶瓷粒子中的一种或多种非金属粒子组合而 成的多元非金属粒子； 所述阻尼粒子的填充率 为10％～10 0％； 壳体/袋体的内腔具有至少一个腔室， 每个所述腔室内填充有特征相同或不相同的所权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114218822 A 3