动力稳定作业下有砟道床力学特性研究
发布时间：2021-01-02 22:43
随着列车朝着高速、重载的方向发展,有砟轨道会产生道床变形、板结和道砟颗粒磨损、破碎等危害,使得轨道变得不平顺,道床稳定性降低,严重危及列车的行车安全。动力稳定车作为大型养路机械,在新建铁路和大修线路上应用广泛,可以迅速提高道床的稳定性,恢复道床内部弹性,提高轨道的平顺性。我国在利用动力稳定车作业保证施工质量方面的理论研究还有待深入,动力稳定车作业下作业参数对道床质量的影响缺少相应的理论指导。实际工程中,根据现有经验可以得到,稳定作业次数过多会导致道床质量下降,次数过少又很难达到道床质量要求,因此,对动力稳定作业下有砟道床的力学特性进行研究是必要的。本文在综合分析国内外研究现状的基础上,根据研究需要,首先开展道砟箱试验,道砟箱尺寸为1000mm×700mm×550mm（长×宽×高）,根据动力稳定车稳定作业时的工作原理,进行动力稳定作业试验,对道床的力学特性变化规律进行分析;随后利用离散元法建立等比例的道砟箱数值模型进行数值仿真分析,通过与试验结果对比,验证离散元数值分析的合理性;最后,建立有砟道床全尺寸数值模型,研究道床在不同激振频率和位移幅值工况下的力学特性及其变化规律。论文的主要研究...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
道床模型
第一章绪论5型质心的惯性张量作为优化目标对道砟模型进行优化，求解得到该建模方法和优化方式可以实现道砟材料进行数值分析的基本要求。张振超[36]采用二维离散元软件PFC2D根据真实颗粒外形建立其道砟模型，随后根据其需要建立具有三根轨枕的二维离散元道床模型，如图1.1所示。使用循环式载荷和列车动载荷分别对道床的模型进行加载，以此为基础研究道床在不同频率、幅值以及不同动载荷条件下的循环载荷的动力学响应。图1.1道床模型Fig.1.1ballastbedmodel井国庆等[37]基于离散元软件PFC2D建立圆盘簇模型，同时建立了如图1.2所示的道砟-轨枕离散单元模型。对有砟道床施加单调载荷和循环载荷，分析道砟破碎在其作用下的劣化机理，研究可得颗粒发生破碎的区域主要集中在与轨枕直接接触的下方，道床沉降的主要原因是由道砟颗粒的破碎而引起的，并且道床沉降量随着颗粒接触时的强度降低而增大。图1.2道砟-轨枕模型Fig.1.2ballast-sleepermodel高亮等[38]通过PFC3D建立球体和颗粒簇道砟模型，采用落雨法建立由一根轨枕组成的有砟道床离散元模型如图1.3所示，对道砟颗粒分别进行颗粒簇方式和球形方式进行模拟，通过数值分析研究这两种道砟颗粒模拟方法对道砟颗粒之间的接触力和振动加速度的影响，其数据显示颗粒簇道床的颗粒之间的接触力和
昆明理工大学硕士学位论文6振动加速度均比球形的小，此现象可以说明颗粒的接触状态更稳定，颗粒间咬合作用更强，有利于道床的稳定。(a)球形道床模型(b)颗粒簇道床模型图1.3道砟-轨枕模型Fig.1.3ballast-sleepermodel徐旸等[39]对道砟颗粒进行激光扫描，建立循环荷载作用下的数值模型，如图1.4所示，分析了不同道砟级配分别在高速运营条件和重载运营条件下对道床沉降的影响。图1.4道床模型Fig.1.4ballastbedmodel刘畅[40]通过离散元软件PFC3D中的Fish语言建立道砟颗粒模型，建立由一根轨枕组成的道砟箱体模型，如图1.5所示，将作用在钢轨上的动力稳定车的垂直下压力和同时产生的水平激振力等价处理转化到轨枕上，分析水平激振力的不同频率、幅值和不同垂直下压力对道床力学特性的影响。针对该离散元仿真分析模型，得到垂直下压力在80kN左右、水平振动幅值在19.8kN、水平激振频率在30Hz左右时对道床压实最有利，道床更稳定。刘淦中[41]利用离散元软件EDEM建立桥上有砟道床离散元模型，分析轨枕振动对桥上有砟道床稳定性的影响。分析了轨枕振动后道床的横纵向阻力较振动之前的变化情况，得到了振动后有砟道床的横向阻力有了有大的提高，而在纵向阻力无明显差异，说明道床进一步被压实，且轨枕振动对有砟道床的横向稳定性的
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同捣固阶段有砟道床阻力特性试验研究[J]. 王卫东,宋善义,颜海建,肖彬,王国术,曾志平. 中南大学学报(自然科学版). 2018(08)
[2]周期性纵向荷载下散粒体道床阻力试验研究[J]. 刘浩,肖杰灵,陈漫,陈嵘,王平. 铁道学报. 2017(06)
[3]基于激光扫描法的铁路道砟级配对道床动力特性影响的离散元研究[J]. 徐旸,高亮,蔡小培,侯博文,赵云哲. 振动与冲击. 2017(05)
[4]循环荷载频率对高速铁路有砟道床累积变形行为的影响[J]. 张徐,赵春发,翟婉明. 中国铁道科学. 2017(01)
[5]离散元-有限差分耦合法在铁路有砟道床研究中的应用[J]. 高亮,徐旸. 北京交通大学学报. 2016(04)
[6]现代轨道交通工程科技前沿与挑战[J]. 翟婉明,赵春发. 西南交通大学学报. 2016(02)
[7]道床断面尺寸对道床横向阻力的影响[J]. 高亮,罗奇,徐旸,蒋函珂,曲村. 西南交通大学学报. 2014(06)
[8]基于离散元法的铁路道床力学特性[J]. 高亮,罗奇,徐旸,马春生. 同济大学学报(自然科学版). 2014(07)
[9]基于离散元模型的土石混合体直剪试验分析[J]. 赵金凤,严颖,季顺迎. 固体力学学报. 2014(02)
[10]真实道砟颗粒的离散元建模及惯性特性优化[J]. 杜欣. 铁道学报. 2014(02)
博士论文
[1]高速有砟铁路捣固的力学特性及参数优化研究[D]. 周陶勇.昆明理工大学 2017
[2]动力稳定车作业过程的动力学特性研究[D]. 严波.昆明理工大学 2017
[3]有砟道床循环加载试验装备及道床相关特性研究[D]. 王学军.昆明理工大学 2017
[4]铁路有砟道床力学特性及劣化机理研究[D]. 徐旸.北京交通大学 2016
硕士论文
[1]基于离散元方法的桥上碎石道床动力稳定性研究[D]. 刘淦中.西南交通大学 2018
[2]基于离散元与有限元耦合的轨枕与道床结构力学研究[D]. 程双娇.昆明理工大学 2018
[3]高速铁路有砟道床大型养路机械作业机理及工艺研究[D]. 刘畅.北京交通大学 2016
[4]离散元—有限元耦合应用关键技术研究[D]. 尹超.青岛科技大学 2015
[5]高速铁路有砟道床二维离散元数值模拟[D]. 张振超.西南交通大学 2014
[6]高速铁路道砟形态特征量化方法及其应用研究[D]. 付招兴.西南交通大学 2013
本文编号：2953782
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
道床模型
第一章绪论5型质心的惯性张量作为优化目标对道砟模型进行优化，求解得到该建模方法和优化方式可以实现道砟材料进行数值分析的基本要求。张振超[36]采用二维离散元软件PFC2D根据真实颗粒外形建立其道砟模型，随后根据其需要建立具有三根轨枕的二维离散元道床模型，如图1.1所示。使用循环式载荷和列车动载荷分别对道床的模型进行加载，以此为基础研究道床在不同频率、幅值以及不同动载荷条件下的循环载荷的动力学响应。图1.1道床模型Fig.1.1ballastbedmodel井国庆等[37]基于离散元软件PFC2D建立圆盘簇模型，同时建立了如图1.2所示的道砟-轨枕离散单元模型。对有砟道床施加单调载荷和循环载荷，分析道砟破碎在其作用下的劣化机理，研究可得颗粒发生破碎的区域主要集中在与轨枕直接接触的下方，道床沉降的主要原因是由道砟颗粒的破碎而引起的，并且道床沉降量随着颗粒接触时的强度降低而增大。图1.2道砟-轨枕模型Fig.1.2ballast-sleepermodel高亮等[38]通过PFC3D建立球体和颗粒簇道砟模型，采用落雨法建立由一根轨枕组成的有砟道床离散元模型如图1.3所示，对道砟颗粒分别进行颗粒簇方式和球形方式进行模拟，通过数值分析研究这两种道砟颗粒模拟方法对道砟颗粒之间的接触力和振动加速度的影响，其数据显示颗粒簇道床的颗粒之间的接触力和
昆明理工大学硕士学位论文6振动加速度均比球形的小，此现象可以说明颗粒的接触状态更稳定，颗粒间咬合作用更强，有利于道床的稳定。(a)球形道床模型(b)颗粒簇道床模型图1.3道砟-轨枕模型Fig.1.3ballast-sleepermodel徐旸等[39]对道砟颗粒进行激光扫描，建立循环荷载作用下的数值模型，如图1.4所示，分析了不同道砟级配分别在高速运营条件和重载运营条件下对道床沉降的影响。图1.4道床模型Fig.1.4ballastbedmodel刘畅[40]通过离散元软件PFC3D中的Fish语言建立道砟颗粒模型，建立由一根轨枕组成的道砟箱体模型，如图1.5所示，将作用在钢轨上的动力稳定车的垂直下压力和同时产生的水平激振力等价处理转化到轨枕上，分析水平激振力的不同频率、幅值和不同垂直下压力对道床力学特性的影响。针对该离散元仿真分析模型，得到垂直下压力在80kN左右、水平振动幅值在19.8kN、水平激振频率在30Hz左右时对道床压实最有利，道床更稳定。刘淦中[41]利用离散元软件EDEM建立桥上有砟道床离散元模型，分析轨枕振动对桥上有砟道床稳定性的影响。分析了轨枕振动后道床的横纵向阻力较振动之前的变化情况，得到了振动后有砟道床的横向阻力有了有大的提高，而在纵向阻力无明显差异，说明道床进一步被压实，且轨枕振动对有砟道床的横向稳定性的
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同捣固阶段有砟道床阻力特性试验研究[J]. 王卫东,宋善义,颜海建,肖彬,王国术,曾志平. 中南大学学报(自然科学版). 2018(08)
[2]周期性纵向荷载下散粒体道床阻力试验研究[J]. 刘浩,肖杰灵,陈漫,陈嵘,王平. 铁道学报. 2017(06)
[3]基于激光扫描法的铁路道砟级配对道床动力特性影响的离散元研究[J]. 徐旸,高亮,蔡小培,侯博文,赵云哲. 振动与冲击. 2017(05)
[4]循环荷载频率对高速铁路有砟道床累积变形行为的影响[J]. 张徐,赵春发,翟婉明. 中国铁道科学. 2017(01)
[5]离散元-有限差分耦合法在铁路有砟道床研究中的应用[J]. 高亮,徐旸. 北京交通大学学报. 2016(04)
[6]现代轨道交通工程科技前沿与挑战[J]. 翟婉明,赵春发. 西南交通大学学报. 2016(02)
[7]道床断面尺寸对道床横向阻力的影响[J]. 高亮,罗奇,徐旸,蒋函珂,曲村. 西南交通大学学报. 2014(06)
[8]基于离散元法的铁路道床力学特性[J]. 高亮,罗奇,徐旸,马春生. 同济大学学报(自然科学版). 2014(07)
[9]基于离散元模型的土石混合体直剪试验分析[J]. 赵金凤,严颖,季顺迎. 固体力学学报. 2014(02)
[10]真实道砟颗粒的离散元建模及惯性特性优化[J]. 杜欣. 铁道学报. 2014(02)
博士论文
[1]高速有砟铁路捣固的力学特性及参数优化研究[D]. 周陶勇.昆明理工大学 2017
[2]动力稳定车作业过程的动力学特性研究[D]. 严波.昆明理工大学 2017
[3]有砟道床循环加载试验装备及道床相关特性研究[D]. 王学军.昆明理工大学 2017
[4]铁路有砟道床力学特性及劣化机理研究[D]. 徐旸.北京交通大学 2016
硕士论文
[1]基于离散元方法的桥上碎石道床动力稳定性研究[D]. 刘淦中.西南交通大学 2018
[2]基于离散元与有限元耦合的轨枕与道床结构力学研究[D]. 程双娇.昆明理工大学 2018
[3]高速铁路有砟道床大型养路机械作业机理及工艺研究[D]. 刘畅.北京交通大学 2016
[4]离散元—有限元耦合应用关键技术研究[D]. 尹超.青岛科技大学 2015
[5]高速铁路有砟道床二维离散元数值模拟[D]. 张振超.西南交通大学 2014
[6]高速铁路道砟形态特征量化方法及其应用研究[D]. 付招兴.西南交通大学 2013
本文编号：2953782
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