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原文传递铁路道碴力学特性的离散元分析

论文题名：	铁路道碴力学特性的离散元分析
关键词：	铁路道碴;组合颗粒模型;累积沉降量;离散单元法;力学特性;劣化机理
摘要：	针对铁路有碴轨道的结构特征，围绕铁路散体道床的基本力学行为与演化规律的问题，采用离散元数值模拟方法，揭示铁路有碴道床的劣化机理。根据散体道床状态与性能的演变，提出预测方法，为有碴轨道的养护维修提供科学依据和理论支撑。散体道床是由不规则、有尖角的道碴颗粒构成。在列车动荷载重复作用下，道碴颗粒相互咬合、重新排列以及破碎直接促使有碴道床的刚度、强度和弹性等宏观力学性能发生变化，进而导致轨道下沉等劣化现象。本论文旨在探明铁路有碴道床的力学行为和劣化机理，揭示散体道床在动荷载的重复作用下的变形规律，以及散体道床的力学性质，并在此基础上开展研究。本文的主要研究工作包括: 　　1.针对道碴颗粒的非规则几何形貌，采用球形粘结单元模型构造道碴颗粒单元，通过径向加载的方法数值模拟单道碴颗粒破碎的过程，得出道碴颗粒失效的演变过程，确定道碴的破坏强度。　　2.通过道碴箱试验的数值模拟，系统分析道碴材质、动载荷频率等物理力学参数对散体道床动力响应的影响规律，研究道碴材料的累积沉降量和有效刚度。通过离散元分析道碴材料的动力过程，有助于揭示道床的变形机理，为研究道床沉降的劣化提供依据。　　3.通过直剪试验的数值模拟，判断道碴在横向外载作用下的重新排列过程，以及颗粒间的接触、滑动、滚动摩擦过程，采用镶嵌单元模型构造道碴颗粒单元的非规则形态，着重分析道碴含量对剪切位移和剪切强度的影响，获得在不同道碴含量下道床的抗剪强度和内摩擦角等强度指标。　　4.沙体的存在对有碴道床轨道抗剪强度的影响很大，研究不同含量下道碴的空间分布、接触状态对其抗剪切强度的具体影响，并从直剪过程的速度场、水平位移场、旋转角度场等角度分析含沙道床在横向外载作用时，道床内部道碴颗粒的运动情况。并从细观力链等角度分析道碴的抗剪切强度特性，有助于揭示宏观状态下道碴颗粒抗剪切强度及变形机制。
作者：	赵金凤
专业：	工程力学
导师：	毕祥军;季顺迎
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连理工大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文