本文建立軌枕維激光掃描獲取真實顆粒的幾何邊界，利用相互的球形單元近道砟顆粒的真實ZZ圖1軌枕—道砟離散元模 圖2離散元模型的道砟級離散元模擬中采用線性接觸模型模擬道砟顆粒間的接觸行為[2,3顆粒之間切向接觸滿足oulomb摩擦定律。道砟顆粒間的法向接觸剛度取6.4MN/m剛度取5.12MN/m顆粒間的摩擦系數取0.45。在軌枕 1）Theprojectwassupportedby SFNs 1N NRA ωi1N

圖3循環簡諧荷載作用下的軌枕位移響圖3給出了荷載頻率為10值為10k時載過程中軌枕垂向位移的變化。從圖3可以看出，一次加卸載過程中，加載時枕下道床發生垂向變形，軌枕位移增加，卸載時道床變形回彈復至初始位置即道床存在殘余變形；隨著循環加載過程的進行，道床的殘余變形逐漸累積每次卸載完成時軌枕的位移也不斷增加。為研究道砟累積變形的內在機理，下面從枕上動壓力的頻率與幅值兩方面入手，模擬分析荷圖3循環簡諧荷載作用下的軌枕位移響滑動程度受荷載頻率影響較小，而當荷載頻率高于10后，模型中顆粒接觸滑動漸提高。圖5(b)說載頻率分別為46z和10時顆粒轉動程度很小；而荷載頻率提高至20H和30H時砟顆粒的轉動顯著增加。對比分析圖4和圖5可知，當荷載頻率低于10時砟顆粒接觸滑動和轉動程度較載過程中發生的道砟顆粒重排較少且基本不受荷載頻率影響，因此，道砟累積變形接近。當荷載頻率增加至20和30時顆粒接觸滑動和轉動程度都明顯增加，且兩者隨著荷載頻率增加而增大，即加載過程中發生的道砟顆粒重為隨荷頻率增大而增加，故道砟累積變形也隨著荷載頻率的增大而明顯增加。圖圖4不同荷載作用頻率時道砟的累積變接觸滑動分 (b)顆粒相對轉對角速圖5不同荷載作用頻率時道砟顆粒接觸滑動分數和相對轉動圖6不同荷載幅值時道砟的累積變 (b)顆粒相對轉對角速度3結論荷載頻率分別為4H6和10Hz時軌枕累積沉降量十分接近；荷載頻20和30H時軌枕的沉降速率增大，沉降量也顯著增加。這是因為荷載頻率為z時砟顆粒接觸滑動數量接近，顆粒轉動均較小，而當荷載頻率提高后，顆粒接觸滑動數量增加，顆粒轉動程度更加劇烈。1，，，劉建超.考慮幾何形態和顆粒破碎的鐵路道砟離散元建模.見：周又和，李錫夔.顆粒材料計算力學及其應用,蘭州：蘭州大學,2014,187～190.ItascaConsultingGroup,Inc.Particleflowcodein3dimensions(PFC3D)4thedition.Minneapolis,MN:Itasca,PotyondyD,CundallP.Abonded-particlemodelforrock.InternationalJournalofRockMechanicsandMiningSciences,2004,41(8):1329-HuangJ,XuS,HuS.Theroleofcontactfrictioninthedynamicbreakagebehaviorofgranularmaterials.GranularMatter,INFLUENCEOFCYCLICLOADFREQUENCYANDAMPLITUDEONPERMANENTDEFORMATIONOFRAILWAYBALLASTZhangXu,ZhaoChunfa,ZhaiClumpmodelswithirregularshapeareusedtosimulatetherealmorphologyofballastparticles.Athreedimensionaldiscreteelementmodel(DEM)forthesleeper-ballaststructureisestablished.Byusingthismodel,thepermanentdeformationofrailwayballastissimulatedundercyclicloadswithdifferentfrequenciesandamplitudes.Throughcomparingand yzingthesettlementsofthesleeperandthelevelsofparticlerearrangementduringtheloadingprocess,theinfluencesofloadfrequencyandamplitudeonthepermanentdeformationofrailwayballastandthemeso-scalemechanismsareresearched.Thenumericalresultsshowthatwhentheloadfrequencyislowerthan10Hz,thepermanentdeformationofrailwayballastisrathersimilartoeachotheranditwillincreaseremarkablywiththeloadfrequencyafterthat.Thepermanentdeformationofrailwayballastunderloadswithdif