铁路道砟破碎特性的离散元分析

为降低有砟铁路轨道维护成本并提高乘客舒适度，对铁路道砟材料破碎机理深入研究具有重要作用。本文设计并开展了测量铁路道砟材料特征强度的试验，对道砟受压破碎过程的力和位移等数据加以分析；同时，通过三维激光扫描系统获取道砟三角网格多面体边界，依此采用颗粒平行粘结方式构造具有不规则真实外观的铁路道砟，并采用离散单元方法（DEM）数值模拟道砟径向加载破碎过程，分析应力应变曲线和粘结断裂数等数据以分析颗粒破碎机制。通过对多个道砟颗粒加载试验及数值模拟计算发现，随着道砟尺寸的增加，其有效压缩强度逐渐减小。道砟颗粒的有效压缩强度符合威布尔概率分布函数，并确定了其残存概率的平均强度和威布尔参量，试验和数值模拟结果相吻合