基于离散元法的钢轨力学性能定性分析

为了更好地了解钢轨的本质特征，分析钢轨在列车荷载作用下的响应以及裂纹的萌生与变化规律，采用离散元法构建钢轨静力学分析模型并研究其静力学特性。通过抗拉强度试验仿真，验证离散元力学参数的可行性；在此基础上，对横纵断面钢轨的最不利状态进行静力加载分析，并进一步探究车轮垂向位移对钢轨裂纹演变规律的影响。研究结果表明：静力加载时，轮轨接触力主要由作用点附近的钢轨颗粒承担，距离作用点较远的钢轨内部颗粒承担的荷载较小；随车轮向下移动，初始阶段钢轨轨头出现小量倾斜，接触面增大而接触应力减小；随车轮位移增加，钢轨轨头和轨腰逐渐出现裂纹，并且裂纹不断扩展；在纵断面钢轨接头处，随车轮垂向位移增加，钢轨承担的荷载由轨头转向轨腰，轨底所承担的轮轨接触力较小；当车轮通过钢轨接头时，由于其对轨缝两侧钢轨分配的荷载不均匀，接头容易产生病害。