针对有砟道床动力特性分析的嵌入式离散元-有限元耦合方法

来源：计算力学学报杂志2021年第2期北京时间：

作者：邵帅,吕泉江,纪丹阳,严颖

单位：内蒙古大学 交通学院, 呼和浩特 010070,中国直升机设计研究所, 景德镇 333001,内蒙古大学 交通学院, 呼和浩特 010070,大连交通大学 土木与安全工程学院, 大连 116028

摘要：在离散元-有限元耦合方法中，离散元和有限元交界面处的耦合方式对整体有砟道床的力学行为影响显著。采用基于球形单元的镶嵌单元或粘结单元模拟有砟道床时，由于球形单元和有限单元表面的自锁能力较差，使道砟层在列车载荷作用下容易产生侧向滑移，导致数值模型不稳定。此外，在实际铁路道床中，底部道砟均不同程度地嵌入路堤。为此，发展了一种嵌入式离散元-有限元耦合方法，通过设置一层嵌入地基有限元模型中的球形颗粒传递离散元域和有限元域间的力学参数，实现离散元和有限元方法的耦合。数值结果表明，嵌入式离散元-有限元耦合模型能够有效降低有砟道床的侧向位移，数值结果更加稳定，在处理与有砟道床类似的连续介质与散体介质的耦合问题时推荐采用嵌入式耦合算法。

关键词：有砟道床,离散元方法,有限元方法,离散元-有限元耦合法,动力特性,

基金资助：国家自然科学基金（11802146；11872136）；内蒙古自治区自然科学基金（2018BS01003）资助项目.