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风沙铁路道床多尺度模型建立及力学特性分析
被引量：
5
1
作者
张智海
肖宏
+1 位作者
崔旭浩
闫东伟
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期635-647,共13页
为了研究沙粒侵入对有砟道床宏细观力学特性的影响,采用离散单元法构建风沙铁路钢轨-轨枕-道床一体化分析模型,提出利用"块体叠加拼装法"快速建立多元混合颗粒体系的建模方法,运用玫瑰图分析道床中道砟颗粒体系接触方向各向...
为了研究沙粒侵入对有砟道床宏细观力学特性的影响,采用离散单元法构建风沙铁路钢轨-轨枕-道床一体化分析模型,提出利用"块体叠加拼装法"快速建立多元混合颗粒体系的建模方法,运用玫瑰图分析道床中道砟颗粒体系接触方向各向异性变化规律,开展风沙铁路道床支承刚度试验,验证离散元模型的正确性。在此基础上,对2种道床的宏细观力学特性进行分析。研究结果表明:道床沙化改变了原有道床的受力体系,使道床受力更加均匀;风沙道床支承刚度增大约48.95%,道砟平均接触力减小约6.38%;沙粒的侵入使道床内部道砟接触方向呈现各向异性,且随着轨枕位移的增大,道砟接触方向各向异性受沙粒的影响越显著;沙粒作用使道床顶部应力减小4.2%,底部应力增大26.78%,可能导致基础顶面应力变大;在循环荷载作用下,沙粒的侵入使道砟颗粒之间的咬合作用减弱,道床累积沉降量明显增大,循环软化行为更强。
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关键词
风沙
铁路
有砟道床
离散单元法
接触力
累积变形
下载PDF
职称材料
基于数值试验的风沙区散体道床内尺度比研究
被引量：
1
2
作者
张智海
肖宏
令行
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第12期3554-3565,共12页
为研究沙粒粒径对道床宏细观力学特性的影响,引入量纲一参数内尺度比表征道床内部颗粒的粒径,设计8种不同沙粒粒径的风沙区铁路钢轨-轨枕-道床的一体化数值试验,借助Logistic相关性分析模型建立内尺度比与道床力学特性之间的联系;开展...
为研究沙粒粒径对道床宏细观力学特性的影响,引入量纲一参数内尺度比表征道床内部颗粒的粒径,设计8种不同沙粒粒径的风沙区铁路钢轨-轨枕-道床的一体化数值试验,借助Logistic相关性分析模型建立内尺度比与道床力学特性之间的联系;开展现场轮轨力及位移试验,标定离散元模型的微观参数,验证模型的正确性。在此基础上,系统分析沙粒粒径对离散元模型计算效率、道床内部细观接触特性及轨道结构宏观动位移的影响。研究结果表明:当道床中颗粒内尺度比大于57.52时,计算时间急剧增加,计算效率低;随着内尺度比不断增大,道床内部颗粒法向接触力和切向接触力的强力键分布面积逐渐减小,且沙粒粒径对法向接触力的影响更明显;随着沙粒粒径减小,颗粒水平位移概率密度峰值逐渐减小,垂向位移概率密度峰值向正位移方向移动;道砟颗粒平均配位数与内尺度比呈正相关,随着内尺度比增大,道砟颗粒的平均配位数逐渐增大,但配位数曲线斜率逐渐减小;轨枕平均动位移与内尺度比呈负相关,随着内尺度比增大,轨枕平均动位移过渡到收敛区,沙粒粒径影响减弱,根据Logistic模型预测结果可知真实沙粒作用下轨枕动位移平均值不超过0.302 mm。综合研究表明,风沙道床存在内尺度比,多尺度效应显著,需在风沙铁路道床建模过程中重点关注。
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关键词
风沙
铁路
内尺度比
离散单元法
细观接触
位移场
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职称材料
题名
风沙铁路道床多尺度模型建立及力学特性分析
被引量：
5
1
作者
张智海
肖宏
崔旭浩
闫东伟
机构
北京交通大学土木建筑工程学院
北京交通大学轨道工程北京市重点实验室
出处
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期635-647,共13页
基金
国家自然科学基金资助项目(51578055)
中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2015JBZ004)。
文摘
为了研究沙粒侵入对有砟道床宏细观力学特性的影响,采用离散单元法构建风沙铁路钢轨-轨枕-道床一体化分析模型,提出利用"块体叠加拼装法"快速建立多元混合颗粒体系的建模方法,运用玫瑰图分析道床中道砟颗粒体系接触方向各向异性变化规律,开展风沙铁路道床支承刚度试验,验证离散元模型的正确性。在此基础上,对2种道床的宏细观力学特性进行分析。研究结果表明:道床沙化改变了原有道床的受力体系,使道床受力更加均匀;风沙道床支承刚度增大约48.95%,道砟平均接触力减小约6.38%;沙粒的侵入使道床内部道砟接触方向呈现各向异性,且随着轨枕位移的增大,道砟接触方向各向异性受沙粒的影响越显著;沙粒作用使道床顶部应力减小4.2%,底部应力增大26.78%,可能导致基础顶面应力变大;在循环荷载作用下,沙粒的侵入使道砟颗粒之间的咬合作用减弱,道床累积沉降量明显增大,循环软化行为更强。
关键词
风沙
铁路
有砟道床
离散单元法
接触力
累积变形
Keywords
sandy railway
ballast bed
discrete element method
contact force
cumulative deformation
分类号
U213.7 [交通运输工程—道路与铁道工程]
下载PDF
职称材料
题名
基于数值试验的风沙区散体道床内尺度比研究
被引量：
1
2
作者
张智海
肖宏
令行
机构
北京交通大学土木建筑工程学院
北京交通大学轨道工程北京市重点实验室
出处
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第12期3554-3565,共12页
基金
国家自然科学基金资助项目(51978045)
高速铁路轨道技术国家重点实验室开放基金课题(2017YJ166)。
文摘
为研究沙粒粒径对道床宏细观力学特性的影响,引入量纲一参数内尺度比表征道床内部颗粒的粒径,设计8种不同沙粒粒径的风沙区铁路钢轨-轨枕-道床的一体化数值试验,借助Logistic相关性分析模型建立内尺度比与道床力学特性之间的联系;开展现场轮轨力及位移试验,标定离散元模型的微观参数,验证模型的正确性。在此基础上,系统分析沙粒粒径对离散元模型计算效率、道床内部细观接触特性及轨道结构宏观动位移的影响。研究结果表明:当道床中颗粒内尺度比大于57.52时,计算时间急剧增加,计算效率低;随着内尺度比不断增大,道床内部颗粒法向接触力和切向接触力的强力键分布面积逐渐减小,且沙粒粒径对法向接触力的影响更明显;随着沙粒粒径减小,颗粒水平位移概率密度峰值逐渐减小,垂向位移概率密度峰值向正位移方向移动;道砟颗粒平均配位数与内尺度比呈正相关,随着内尺度比增大,道砟颗粒的平均配位数逐渐增大,但配位数曲线斜率逐渐减小;轨枕平均动位移与内尺度比呈负相关,随着内尺度比增大,轨枕平均动位移过渡到收敛区,沙粒粒径影响减弱,根据Logistic模型预测结果可知真实沙粒作用下轨枕动位移平均值不超过0.302 mm。综合研究表明,风沙道床存在内尺度比,多尺度效应显著,需在风沙铁路道床建模过程中重点关注。
关键词
风沙
铁路
内尺度比
离散单元法
细观接触
位移场
Keywords
windblown sand railway
intrinsic scale ratio
discrete element method
mesoscopic contact
displacement field
分类号
U213.7 [交通运输工程—道路与铁道工程]
下载PDF
职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
风沙铁路道床多尺度模型建立及力学特性分析
张智海
肖宏
崔旭浩
闫东伟
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
5
下载PDF
职称材料
2
基于数值试验的风沙区散体道床内尺度比研究
张智海
肖宏
令行
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
1
下载PDF
职称材料
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