基于离散元的稳定作业道床的力学特性研究

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动力稳定作业可以使清筛捣固后的松散道床均匀沉降至稳定状态,道床整体的力学性能也得到迅速提高。为了高效、高质地进行稳定作业,需要准确掌握稳定作业时道床的动力响应特性与稳定作业参数对道床力学性能特性影响规律。基于此,建立离散元道床模型,对静态离线实验道床力学特性,动力稳定作业道床动态响应特性,以及不同稳定作业参数下道床力学性能变化规律展开研究,主要内容如下:(1)建立基于真实道床的实尺离散元模型。通过三维扫描,建立基于真实几何外形的道砟模型,并通过“颗粒工厂”建立满足国标级配要求的离散元道床模型。最后,从道床密度国标参考标准、实地静态离线测试实验数据与稳定作业文献计算结果多个角度对离散元模型进行合理性的验证,使有砟道床离散元模型能够正确地反映真实道床的力学特性。(2)对稳定作业前的道床进行实地离线实验测试,并通过离散元模型,对道床进行横向阻力与垂向刚度分布的研究。对稳定作业前的有砟道床,进行实地静态离线测试,并将采集的数据进行曲线拟合。利用离散元模型,对道床横向阻力与垂向刚度的力键分布特性,枕下道砟运动特性以及轨枕横向阻力的分担特性等进行研究。(3)通过对动力稳定作业过程的模拟,研究了稳定作业过程中有砟道床的动态响应特性。从道床振动基本理论与动力稳定车作业原理出发,确定稳定作业激励载荷的加载方式,以及作业参数的选取。对稳定作业下,道砟的平均速度响应、运动空间分布、轨枕振动位移响应、道砟平均配位数变化以及接触力变化等多个角度,揭示了稳定作业过程中有砟道床的动态响应特性。(4)通过对动力稳定作业载荷激励数值的调整,研究了不同稳定作业参数下道床力学性能的变化规律。分别从水平振动频率、垂直下压力以及水平振幅力三个稳定作业参数的改变,进行道床沉降量与道床密实度变化规律的研究。并通过建立枕下道砟“颗粒盒”,揭示了动力稳定作业时枕下不同深度的道床密实度变化规律。通过实地离线实验相关数据,建立满足初始力学性能要求的离散元道床模型,研究了静态离线实验下道床横向阻力与垂向刚度的分布情况。通过对动力稳定作业过程的模拟,研究了稳定作业过程中道床的动态响应特性。并对不同稳定作业参数下的道床整体力学性能的变化规律进行研究。所得结论对动力稳定作业下道床的响应特性以及动力稳定作业参数的选取具有参考意义。
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