随着高速铁路车辆运行速度的提高,同时车辆发展趋于轻量化,导致车辆整体刚度下降,使得车体、构架的弹性振动加剧。在实际线路运行时车辆的弹性变形对车辆系统振动的影响不能忽视,此时纯刚性模型已不能满足振动特性研究、乘坐舒适性评价等方面研究的要求。随着车体弹性振动的加剧,势必导致车内振动噪声增加,影响乘客的乘坐舒适性,因此开展弹性车体的振动特性分析与车内噪声研究是具有实际意义的。本文基于刚柔耦合动力学理论建立了考虑车体弹性振动的高速铁路车辆动力学模型,分析了车辆系统参数对振动特性的影响,通过声学边界元理论研究了车辆运行时车内噪声情况,分析了车辆结构振动与声的耦合作用及车体模态声学贡献量。本文主要研究工作如下:(1)建立车辆刚柔耦合系统动力学模型介绍了模态分析理论和子结构分析理论,将有限元软件ANSYS建立的弹性车体导入SIMPACK仿真接口FEMBS,并与车体下部刚性构件对接,以实现车辆刚柔耦合系统模型的建立,并给出模型质量、惯性及结构参数,对弹性车体进行了模态分析;将模型的仿真结果与实测振动响应数据结果于同种工况下进行对比,验证了模型的正确性。(2)车辆悬挂系统参数振动特性分析为突出研究弹性振动的必要性,对比了高速铁路车辆弹性车体和刚性车体在振动响应上的区别,同时分析了车辆悬挂系统参数对振动特性进行分析,研究表明:①弹性车体的横、垂向振动响应会明显大于刚性车体,刚性车体和弹性车体在前8Hz频率的变化趋势较为一致,弹性车体能够体现出更高频率的振幅响应;②对于车辆的一系悬挂横向刚度、二系悬挂垂向刚度而言,刚度越大,车体振动加速度均呈现先减小后增大的趋势,存在最优值;③对车辆的一系悬挂垂向刚度、二系悬挂横向刚度而言,刚度越大,车体垂向振动越大,一系悬挂垂向刚度对振动影响明显,但二系悬挂垂向刚度只在低速区间影响较为显著。(3)车底附属设备系统参数振动特性分析在车辆刚柔耦合动力学系统模型中考虑车底附属设备系统,简化实际车底附属设备系统为车底中部等效集中和沿车体纵向等效分布,以设备的自身质量、弹性元件的悬挂刚度和阻尼三个参数进行振动特性分析,研究表明:①悬吊设备质量越大,车体的振动加速度越小,设备的振动加速度则随之变大,因此需权衡弹性车体振动和悬吊设备振动的控制;但在设备纵向分布时,可以有效避免质量比过大造成设备振动恶化的发生;②设备悬吊刚度越大,车体的横、垂向振动加速度和设备振动加速度均先减小后增大,刚度存在最优值,且可以确保设备振动不出现明显恶化;③设备悬吊阻尼增大,对于车体的减振效果并不明显,主要体现在设备振动的减小上,但在设备纵向分布时,会一定程度弱化对设备振动的抑制;④考虑了车底附属设备后,在300km/h和400km/h的运行速度下,车体和设备发生共振。(4)弹性车体车内噪声研究为得到车辆基于振动与车内噪声二者之间的联系,对车内声场进行声学贡献量分析。根据声学边界元理论和声学模态分析法建立车体的边界元模型,采用实测列车运行加速度作为激励,基于结构振动与声耦合作用,进行车体模态声学贡献量分析和噪声优化,研究表明:①车内噪声主要集中在低频段,目标场点均存在异常峰值,随着频率的增加,声场分布呈现出复杂性;②模态参与因子主要集中在前35Hz以内,与三个目标场点的声压级峰值频率对应,车体结构的振动会影响车内声压级分布;③声学传递向量云图体现了峰值频率的面板贡献量,证明车体振动加载于底板的激励对噪声的声压级分布有直接影响;④各面板在10Hz处均出现异常峰值,贡献量分析得到贡献前三占比的局部振动模态,对面板加厚处理,板厚的变化能降低目标场点峰值频率处的声压级,能够达到车内降噪优化的目的。