[发明专利]铁路道床道砟侵入物多尺度分析模型快速构建的方法

权利要求书

1.铁路道床道砟侵入物多尺度分析模型快速构建的方法，其特征在于，包括：

构建沙粒试样边界墙体，将沙粒粒径进行放大处理生成沙粒，赋予接触参数和平衡条件，设置周期边界，获得沙粒子模型；

建立道砟试样边界墙体，通过图像识别方法提取道砟复杂的几何特征，赋予接触参数和平衡条件，设置周期边界，获得道砟子模型；

对该沙粒子模型和道砟子模型进行叠加处理，缩小沙粒粒径，删除与道砟颗粒重叠的沙粒，然后恢复沙粒粒径，设置周期边界，获得沙粒-道砟子模型；

建立道砟箱模型墙体边界，将所述沙粒-道砟子模型进行拼装组合，导入轨枕子模型，设定平衡条件，删除多余颗粒，获得沙粒粒径敏感性分析模型；

基于所述沙粒粒径敏感性分析模型，利用等质量颗粒替换方法，不断减小沙粒粒径，获得沙粒模拟尺寸；

基于道砟子模型，结合所述沙粒模拟尺寸，指定初始含沙量，填充沙粒，设置平衡条件及周期性边界，获得初始含沙量子模型；通过模型组合法进一步获得初始含沙量道床整体模型，并导入轨枕子模型进行拼装及模型平衡，获得初始含沙量的轨枕-道床离散元模型；

基于所述初始含沙量的轨枕-道床离散元模型，通过邻近网格填充方法构建任意沙粒含量的子模型，对该任意沙粒含量的子模型进行组合修正操作，获得球形沙粒的轨枕-道床离散元模型；

利用中心坐标颗粒替换方法，将不同的初始含沙量子模型中的球形沙粒，利用不规则沙粒模板进行替换，通过子模型组合拼装、道床断面修整和模型平衡，构建不同沙粒含量的轨枕-道床离散元模型；

根据沙粒的颗粒类别，赋予所述轨枕-道床离散元模型相应的接触参数及颗粒属性，完成具有不同沙粒含量的轨枕-道床离散元模型的构建。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的构建沙粒试样边界墙体，将沙粒粒径进行放大处理生成沙粒，赋予接触参数和平衡条件，设置周期边界，获得沙粒子模型包括：

通过domain extent命令设置第一模型区域，通过wall generate box命令在该第一模型区域内构建所述沙粒试样边界墙体；

对预制的沙漠沙粒进行筛分，获得实际沙粒粒径级配，放大该实际沙粒的粒径，结合ball generate命令获得仿真沙粒；

设置该仿真沙粒的密度、接触参数、重力和平衡条件，达到平衡后通过ball delete命令删除z轴坐标大于所述第一模型区域宽度值的所述仿真沙粒，并删除所述沙粒试样边界墙体，设置周期性边界，通过brick make命令获得所述沙粒子模型。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接触参数包括接触刚度k_n和切向接触刚度k_s，通过计算公式和k_s＝k_n/k^* (16)的有效接触模量E_c、有效接触半径r及刚度比k^*计算获得；r_a和r_b为两个相互接触的仿真沙粒半径。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的建立道砟试样边界墙体，通过图像识别方法提取道砟复杂的几何特征，赋予接触参数和平衡条件，设置周期边界，获得道砟子模型包括：

设置第二模型区域，通过wall generate box命令在所述第二模型区域内构建所述道砟试样边界墙体，获得道砟不规则外形，进一步获得不规则道砟文件颗粒模板；

基于该不规则道砟文件颗粒模板，并根据道砟级配，通过clump generate命令获得道砟颗粒；

设置该道砟颗粒的密度、接触参数、重力和平衡条件，达到平衡后通过clump delete命令删除z轴坐标大于所述第二模型区域宽度值的所述道砟颗粒，并删除所述道砟试样边界墙体，设置周期性边界，通过brick make命令获得所述道砟子模型。