现代齿轨铁路有砟道床阻力及轨道力学特性

齿轨铁路具备优越的爬坡性能,国外多铺设于山区旅游线路,我国尚无应用.针对齿轨铁路线路坡度大的特点,基于离散单元法建立大坡度有砟道床离散元模型,研究道床纵向阻力随坡度变化规律,并以所得结论为基础,建立齿轨铁路空间耦合有限元模型,对Strub模式齿轨铁路轨排稳定性及结构受力变形进行计算分析.研究结果表明:(1)道床纵向阻力...     

散粒体道床离散单元法分析

探讨散粒体道床新的数值分析方法－离散单元法，建立道床离散单元模型，计算散粒体道床在不同加载情况下道床的应力，并对结果进行分析。     

煤炭颗粒浸入的有砟道床离散元多尺度分析

研究目的:运煤列车掉落的煤炭颗粒浸入有砟道床,改变道床的组成成分和工作性能,给铁路部门带来极大的困扰.为研究煤炭颗粒浸入量对道床工作性能的影响,本文通过对道砟颗粒进行大型三轴试验和大型直剪试验的离散元模拟,以验证模型所选参数和模拟方法的可行性;并在此基础上用更精确的方法进行大秦铁路有砟轨道结构的离散元多尺度研究,模拟和...     

土石碎屑体稳定性离散元数值分析

利用颗粒流离散元方法,对土石碎屑体在外界营力作用过程中的稳定性进行数值计算,重点分析了碎屑体在前期施工开挖无支护及后期支挡防护两种情况下的长期破坏模式,并对比了天然与暴雨作用下的差异。分析表明,颗粒流离散元方法能够全面模拟碎屑体的失稳、破坏及塌滑移动过程,且能够准确量化部分计算参数,为碎屑体的稳定性评价提供一种新的方法。     

时速160 km城市轨道交通内置式泵房板式道床动力特性分析

北京轨道交通新机场线在部分区间隧道的最低点设置了内置式泵房板式道床。为了保证时速160 km市域列车在动荷载作用下轨道结构的安全性和可靠性,建立了车辆-轨道-隧道三维耦合动力分析模型,计算分析100~220 km/h共7种行车速度下内置式泵房板式道床的动力特性。提取道床振动评价指标(垂向位移、垂向加速度)、道床强度评价指标(纵横向拉应力)、行车平稳性评价指标(车体垂向、横向加速度)和行车安全性评价指标(轮轨垂向力、轮轨横向力、脱轨系数、轮重减载率)与规范允许值进行对比。计算结果表明,各动力学评价指标均随行车速度的增大而增加,各动力学评价指标均在规范允许值之内,并且有较大的安全余量。     

高速铁路有砟道床状态评定参数关联关系分析

为分析高速铁路有砟道床状态评价指标间的关联关系,并用于评定服役条件下有砟道床质量状态,采用离散单元法建立有砟道床数值仿真模型,从道床宏观表征及细观行为层面开展道床状态参数间的相关性和影响机制研究,分析不同道床堆积状态下的阻力-位移曲线特性、道床垂向变形特征等.结果表明:道床抵抗轨道变形的能力受密实程度的影响较为明显,道...     

基于离散元的风沙沙粒物理特性参数标定

在研究风沙地区的农用机械与除沙机械同沙粒相互作用时,沙粒间及沙粒与钢板之间相互作用的参数的准确性将直接影响机械优化及仿真结果.现提出一种仿真与试验相结合,并采用数值分析与实验数据相结合的办法,对沙粒的物理特性参数进行标定,并通过试验验证确定沙粒间物理特性参数.研究结果表明,沙粒间静摩擦系数为0.23、滚动摩擦系数为0....     

浮置板与整体道床轨道车轨振动特性对比分析

基于车-轨耦合动力学理论,对钢弹簧浮置板轨道和整体道床轨道进行耦合动力学分析。对比地铁车辆在两种轨道上运行时的车体加速度、轮轨相互作用力、钢轨加速度以及轨道板(道床板)振动加速度等指标,对浮置板轨道的应用具有理论指导意义。对比从时域和频域分别进行,结果表明,将整体道床轨道替换为浮置板轨道后,车体垂向加速度、轮轨动作用力受到的影响很小,时域幅值略微有减小趋势;钢轨加速度和轨道板(道床板)表面加速度有明显增大趋势,所以浮置板轨道在减小板下振动的同时势必会引起轨道结构振动噪声增大以及疲劳伤损加快等弊端,应加以研究控制。     

米轨钢枕轨道不同坡度的道床阻力分析

为分析不同轨道坡度对道床纵横向阻力的影响,开展米轨铁路有砟轨道钢枕平坡和250‰坡度道床纵横向阻力室内试验,并建立离散元模型,通过室内试验验证了离散元模型的正确性,进一步建立了多种坡度的米轨钢枕有砟道床离散元模型。研究结果表明：平坡与250‰坡度米轨钢枕道床纵向阻力实测均值分别为11.33,10.31 kN/枕,道床横向阻力均值分别为7.44, 7.11 kN/枕,纵向阻力衰减了9%,横向阻力衰减了4.44%;米轨钢枕的道床纵横向阻力均随坡度增大而减小,坡度在0～700‰变化时,道床纵向阻力与横向阻力之间存在线性关系,斜率约为1.7,纵向阻力变化程度大于横向阻力;道床纵横向阻力均随坡度呈余弦趋势衰减,但并非单一的按照坡度的余弦值改变,在坡度小于200‰时,道床阻力可近似按坡度余弦折算考虑,坡度大于200‰时,可根据拟合余弦公式预测道床阻力。     

基于离散单元法的道砟循环加载双轴试验研究

为从微观上分析列车循环荷载作用下道砟强度和刚度变化以及塑性变形的发展,用离散单元法模拟其在一次及二次加载条件下的双轴试验,分析2种情况在不同围压下道砟的力学特性并进行比较。结果表明:(1)第一次加载完成后,偏应力-轴向应变曲线表现为弱应变软化型或应变硬化型,其形态主要取决于围压高低;体应变-轴向应变曲线包括剪缩和剪胀2个阶段,剪缩阶段比较短。(2)第二次加载完成后,不同围压的偏应力-轴向应变曲线均为硬化型,道砟整体强度和刚度减小,塑性变形发展迅速;试验过程中,道砟颗粒一直处于剪胀状态。     

往复荷载下铁路道砟沉降特性的扩展多面体离散元分析

基于Minkowski Sum方法,采用扩展多面体单元构造非规则的道砟颗粒,对道砟材料在往复荷载作用下的动力特性进行离散元分析,研究其沉降量和形变刚度的演变过程。结果表明,在往复荷载作用下道砟材料的累计沉降量在变形初期增加显著,随着往复荷载次数的增加趋于稳定,其有效刚度在累计变形过程中不断增大并最终趋于平稳。本文研究表明,扩展多面体单元可有效模拟道砟材料的力学行为,研究其在列车往复荷载下的动力特性。     

基于车辆-轨道单元的无砟轨道动力特性有限元分析

根据CRTSⅡ型无砟轨道系统结构特点,建立列车-轨道-路基耦合系统动力分析模型,提出一种包含钢轨、扣件、轨下垫板、预制轨道板、CA砂浆层、混凝土支承层及路基的无砟轨道单元,并推导该单元刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。运用Lagrange方程建立高速列车通过时无砟轨道动力特性分析的有限元数值方程。结合实例,研究无砟轨道轨下垫板、CA砂浆层、路基等结构参数对轨道振动的影响,并对有砟轨道与无砟轨道连接段动力特性进行分析,分析时考虑列车速度、轨道基础刚度等影响因素。计算结果表明:无砟轨道结构参数合理取值与刚度合理匹配可显著提高轨道整体工作性能;连接段轨道基础刚度变化对钢轨垂向加速度和轮轨作用力均有影响,其影响随列车速度提高而增大;连接段采取轨道刚度渐变过渡措施,可明显降低车辆-轨道结构冲击振动,有效改善行车品质。     

高速铁路有砟轨道结构动力特性分析研究

根据我国新建高速客运专线和200 km·h-1既有线提速改造的实际情况,以有砟轨道结构为研究对象,进行轨道结构动态响应有限元建模与轨道不平顺影响的动力分析、落轴冲击数值计算和不同垫层隔振性能分析、无缝线路钢轨振动特性谐波响应分析及室内实尺模型试验,研究轨道结构动态特性.     

PC简支梁铁路桥墩身动力响应的特解边界元分析

根据特解边界元理论,建立动态响应数值分析方法,编制相应的动力分析程序,计算PC简支梁桥墩顶纵向位移、速度和加速度时程,详细分析其动态变化过程;采用有限元分析方法,选择8节点块单元模拟墩身,并与特解边界元的计算结果进行对比。结果表明:两者具有较好的一致性,说明采用特解边界元的数值处理方法和所构造的边界元计算墩身动力响应是正确的。由于边界单元法只在边界上剖分单元,通过基本解把域内未知量化为边界未知量求解,自由度数目大大减少,计算效率较高。     

动态有限元法及其在薄板弯曲振动中的应用

从最小势能泛函出发,将位移分离为静态位移及与频率相关的动态位移,导出了简便、统一的动态有限元(DEM)列式,克服了DEM[1]、[2]中列式复杂的缺陷.将本文方法应用于薄板横向振动分析中,计算了矩形薄板在不同支承情况下的自振频率.结果表明本文方法简单、有效,便于计算机统一实施.     

强夯加固软土地基机理的有限元分析

利用三维有限元法模拟强夯软土地基过程，对饱和土结构在受夯击时的变形及渗流情况进行分析，计算在夯击过程中地基内应力、位移、孔隙压力的变化，分析地基表面因夯击而引起的沉降位移和接触压力。结合现场实例分析对比，证明强夯加固软土地基完全可以用三维有限元程序进行精确模拟。试验数据及有限元模拟结果说明只要在能够确保人工排水体系的可靠运作，强夯垫层完全可以用粉细砂来取代，即在饱和软土地基强夯法加固过程中使用“无垫层”技术。与传统的强夯技术相比，强夯联合塑料排水板加固地基方法可以在不破坏土体原有结构的基础上实现加固饱和软土地基的功效。     

路堤式U型结构有限元分析

研究目的:由于城际轨道交通、客运专线等高速铁路穿越经济发达地区,铁路用地紧张,轨道对路基工后沉降的要求较高。路堤式U型结构既能节省用地,同时又能提高路堤的稳定性,降低路基的工后沉降,为地质条件较差的平原区修建城际轨道交通、客运专线等高速铁路路基提供借鉴。研究结论:通过对路堤式U型结构的受力和变行规律分析,得出了底板和边墙的应力应变随结构高度和厚度的变化规律。底板和边墙的X轴方向弯矩是控制弯矩,底板弯矩的最大值在边墙处,边墙弯矩的最大值在底部。路堤式U型结构的整体稳定性较高,变形较小,能够有效控制路基变形。     

基于有限元的车轮纯滑动时钢轨三维热弹性分析

运用有限元软件ABAQUS,建立车轮纯滑动时钢轨三维热弹性的有限元模型。分析钢轨的温度场及应力场分布,以及不同轴重、不同摩擦系数和不同车轮滑动速度等工况情况对结果的影响。分析表明:钢轨表面温度场呈现细长的条带状,钢轨表面温度变化是一个快速升温,缓慢降温的过程,温度最高区分布在钢轨表面;钢轨应力最大处不在钢轨表面,应力变化图中有两个峰值;钢轨的最大温度和应力都随着轴重、摩擦系数和滑动速度的增加而增加。