原文传递
基于离散单元法的碎石道砟力学特性研究
| 论文题名： | 基于离散单元法的碎石道砟力学特性研究 |
| 关键词： | 铁路工程;碎石道砟;力学特性;离散单元法 |
| 摘要： | 本文通过正交试验法对模型的细观参数进行标定试验，应用颗粒流软件PFC2D，Hertz-Mindlin接触模型，模拟碎石道砟的静双轴和动双轴试验，研究围压、颗粒级配、形状对碎石道砟力学特性的影响，得到静力特性的结论有: 道砟在不同围压下的应力应变曲线属于应变硬化型。轴向应变相同时，围压越大，偏应力也越大，初始模量越大，峰值强度越大，破坏应变越大，剪缩越明显。模型中对道砟静力加载所得的抗剪强度包线为曲线，随着垂直应力的增大，内摩擦角减小。同一级配道砟的应力应变曲线属于应变硬化型。级配对道砟应力应变的影响规律不是很明显。颗粒越均匀，剪缩越明显。工程性质越好的道砟，其破坏应变越小，脆性指数越大。但是，工程性质良好的道砟不一定有较高的抗剪强度。不同形状道砟的应力应变曲线属于应变硬化型。颗粒形状系数越大，剪胀越明显，颗粒峰值强度越大，脆性指数越大，初始模量越大。 得到动力特性结论有: 道砟在不同围压下的骨干曲线表现为应变硬化型。同一围压下，动应力幅值越大，动应变越大，道砟在动力加载情况下消耗的能量越来越大;随着动应变的增大，动弹性模量减小。动应变相同时，围压越大，动应力越大，动弹性模量越大。道砟集料抵抗塑性变形能力强，抗震性能及耗能能力也很好。回弹模量与围压及第一应力不变量均呈现很好的正相关关系，且呈非线性增长，围压越大，越能发挥道砟的承载能力和抗变形能力。 同一级配道砟的动应力应变曲线呈应变硬化型，其动弹性模量随动应变的增大而迅速减小，最后趋于平缓，动应变很小时，工程性质越良好的道砟，其动弹性模量越低，动应变很大（大于0.8％）时，级配对动弹性模量几乎没有影响。综合分析可知，新建铁路用一级碎石道砟工程性质比特级碎石道砟工程性质良好，其密实度更高，动弹性模量更大。循环应力比较小时，道砟滞回曲线更多反映颗粒滑移，随循环应力比的增大，其塑性变形能力、抗震性能和耗能能力增强。道砟级配越优，道砟集料越密实，得到的回弹模量越大，抵抗永久变形能力越强。同一级配道砟，回弹模量与第一应力不变量有很好的正相关关系，呈非线性增长。 同一形状道砟动应力应变曲线呈应变硬化型，偏应力越大，回弹模量越大。颗粒形状越接近四边形且棱角较多者，其动弹性模量越大，回弹模量越大。不同形状道砟回弹模量和第一应力不变量或围压之间存在很好的正相关性，且曲线呈非线性增长。 |
| 作者： | 刘力 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 刘建坤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
