基于ANSYS与EDEM耦合的有砟轨道结构力学特性研究

,,,

(昆明理工大学机电工程学院，云南 昆明 650500)

0 引言

有砟轨道是我国铁路的一种轨道结构形式，其中散体道砟颗粒是一种离散介质材料，具有很强的非均匀、非连续和各项异性等非线性性质；轨枕及钢轨作为结构件，属于连续介质材料；在分析时散体道砟颗粒不能视为连续介质材料，且不能用单一的离散元方法或者有限元方法分析散体道砟颗粒和结构件的相互作用力，单一的离散元方法分析散体道砟颗粒和结构件的相互作用力缺乏基于整体轨道结构对散体道砟颗粒和结构件相互作用机理的研究；单一有限元方法缺乏从细观角度分析散体道砟颗粒的特性，因此要真实模拟散体道砟颗粒和结构件的相互作用，应针对不同层间的结构特性，采用离散元和有限元耦合的方法分析研究。

离散元(DEM)是一种用来分析颗粒结合体中颗粒的运动、旋转以及力链分布等细观力学行为的非连续数值方法；有限元(FEM)是模拟连续介质的高效分析方法，它将连续求解区域离散为一系列数量有限的子域，这些子域如三角形、四边形、四面体、六面体等几何形状简单的面或体，称之为单元，单元的顶点称为节点；有限元与离散元的耦合就是实现两者之间的各种力学、物理特性的平滑过渡。

近年来,国内外学者在离散元与有限元耦合方面进行了大量研究，胥建龙[1]和唐志平[2]提出了基于球体颗粒单元过渡层的离散元与有限元时空多尺度耦合方法；……