[发明专利]参数化建立季节冻土区铁路路基振动反应三维数值模型的方法

摘要

参数化建立季节冻土区铁路路基振动反应三维数值模型的方法，涉及一种计算机参数化建模方法。解决了目前有限元建模主要通过人工GUI操作进行，效率低且不利于季节冻土区铁路路基在列车荷载下的振动响应特性研究与影响因素分析等问题。通过参数化建立包括轨枕－道床－路基－场地的铁路路基振动反应三维计算模型和考虑相变的铁路路基温度场三维计算模型(如图2所示)，将列车轨枕作用力时程作为荷载输入，引入温度场计算结果作为初始场变量，实现分析季节冻土区铁路路基在不同季节、不同列车荷载下路基振动反应。有利于进一步完善我国现行铁路规范对季节冻土区路基设计的若干技术细节、设计规范、施工规程、维护标准等。

主权项

一种参数化建立季节冻土区铁路路基振动反应三维数值模型的方法，其特征在于：所述方法用于构建铁路路基有限单元为规则六面体网格单元，且边界为无限单元的数值模型，所述方法的实现过程为：步骤S1、确定需要分析的铁路路基的几何尺寸，进行参数化设定以确定铁路路基几何尺寸，建立包括轨枕、道床、路基、场地的铁路路基三维几何模型，并对铁路路基三维几何模型进行体的剖分以便于网格划分；设置铁路路基几何尺寸参数包括：道砟厚度设置路堤高度：包括分别设置基床表层厚度、基床底层厚度和路基底层厚度设置路基宽度，设置路堤坡度：可分别设置两侧路堤坡度，场地宽度，场地深度，场地长度，通过定义轨枕数量实现；步骤S2、基于步骤S1生成的铁路路基三维几何模型，通过输入模型各层材料热参数与热边界条件，并进行网格划分生成铁路路基温度场数值模型；步骤S3、由铁路路基温度场数值模型进行温度场计算，提取铁路路基温度场计算结果；通过提取某一时刻路基温度场作为铁路路基振动反应数值模型初始场变量，实现模拟季节冻土区铁路路基在春季、夏季、秋季和冬季列车行驶引起的振动响应；步骤S4、基于步骤S1生成的铁路路基三维几何模型，通过输入模型各层材料力学参数与力学边界条件，并进行网格划分生成铁路路基振动反应数值模型，铁路路基温度场数值模型与铁路路基振动反应数值模型网格划分需完全相同；将步骤S3所输出某一时刻温度场作为初始场变量，施加列车行驶引起各轨枕力时程作为载荷输入，计算该时刻列车行驶引起铁路路基振动反应；步骤S5、输出典型节点及单元的应力、应变、振动加速度、速度、位移；步骤S6、根据步骤S5对季节冻土区铁路路基振动反应特性及影响因素进行分析。