[發(fā)明專利]鐵路道床道砟侵入物多尺度分析模型快速構(gòu)建的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110321443.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113128102B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖宏;高亮;張智海;令行;侯博文;辛濤;彭華;井國(guó)慶;劉光鵬;張茉顏;金鋒;崔旭浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/25
• 分類號(hào): G06F30/25;G06F30/23;G06F30/13;G06T7/00;G06T7/60;G06F111/10
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 劉源

1.鐵路道床道砟侵入物多尺度分析模型快速構(gòu)建的方法，其特征在于，包括：

構(gòu)建沙粒試樣邊界墻體，將沙粒粒徑進(jìn)行放大處理生成沙粒，賦予接觸參數(shù)和平衡條件，設(shè)置周期邊界，獲得沙粒子模型；

建立道砟試樣邊界墻體，通過(guò)圖像識(shí)別方法提取道砟復(fù)雜的幾何特征，賦予接觸參數(shù)和平衡條件，設(shè)置周期邊界，獲得道砟子模型；

對(duì)該沙粒子模型和道砟子模型進(jìn)行疊加處理，縮小沙粒粒徑，刪除與道砟顆粒重疊的沙粒，然后恢復(fù)沙粒粒徑，設(shè)置周期邊界，獲得沙粒-道砟子模型；

建立道砟箱模型墻體邊界，將所述沙粒-道砟子模型進(jìn)行拼裝組合，導(dǎo)入軌枕子模型，設(shè)定平衡條件，刪除多余顆粒，獲得沙粒粒徑敏感性分析模型；

基于所述沙粒粒徑敏感性分析模型，利用等質(zhì)量顆粒替換方法，不斷減小沙粒粒徑，獲得沙粒模擬尺寸；

基于道砟子模型，結(jié)合所述沙粒模擬尺寸，指定初始含沙量，填充沙粒，設(shè)置平衡條件及周期性邊界，獲得初始含沙量子模型；通過(guò)模型組合法進(jìn)一步獲得初始含沙量道床整體模型，并導(dǎo)入軌枕子模型進(jìn)行拼裝及模型平衡，獲得初始含沙量的軌枕-道床離散元模型；

基于所述初始含沙量的軌枕-道床離散元模型，通過(guò)鄰近網(wǎng)格填充方法構(gòu)建任意沙粒含量的子模型，對(duì)該任意沙粒含量的子模型進(jìn)行組合修正操作，獲得球形沙粒的軌枕-道床離散元模型；

利用中心坐標(biāo)顆粒替換方法，將不同的初始含沙量子模型中的球形沙粒，利用不規(guī)則沙粒模板進(jìn)行替換，通過(guò)子模型組合拼裝、道床斷面修整和模型平衡，構(gòu)建不同沙粒含量的軌枕-道床離散元模型；

根據(jù)沙粒的顆粒類別，賦予所述軌枕-道床離散元模型相應(yīng)的接觸參數(shù)及顆粒屬性，完成具有不同沙粒含量的軌枕-道床離散元模型的構(gòu)建。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的構(gòu)建沙粒試樣邊界墻體，將沙粒粒徑進(jìn)行放大處理生成沙粒，賦予接觸參數(shù)和平衡條件，設(shè)置周期邊界，獲得沙粒子模型包括：

通過(guò)domain extent命令設(shè)置第一模型區(qū)域，通過(guò)wall generate box命令在該第一模型區(qū)域內(nèi)構(gòu)建所述沙粒試樣邊界墻體；

對(duì)預(yù)制的沙漠沙粒進(jìn)行篩分，獲得實(shí)際沙粒粒徑級(jí)配，放大該實(shí)際沙粒的粒徑，結(jié)合ball generate命令獲得仿真沙粒；

設(shè)置該仿真沙粒的密度、接觸參數(shù)、重力和平衡條件，達(dá)到平衡后通過(guò)ball delete命令刪除z軸坐標(biāo)大于所述第一模型區(qū)域?qū)挾戎档乃龇抡嫔沉?，并刪除所述沙粒試樣邊界墻體，設(shè)置周期性邊界，通過(guò)brick make命令獲得所述沙粒子模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述接觸參數(shù)包括接觸剛度k_n和切向接觸剛度k_s，通過(guò)計(jì)算公式和k_s＝k_n/k^* (16)的有效接觸模量E_c、有效接觸半徑r及剛度比k^*計(jì)算獲得；r_a和r_b為兩個(gè)相互接觸的仿真沙粒半徑。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的建立道砟試樣邊界墻體，通過(guò)圖像識(shí)別方法提取道砟復(fù)雜的幾何特征，賦予接觸參數(shù)和平衡條件，設(shè)置周期邊界，獲得道砟子模型包括：

設(shè)置第二模型區(qū)域，通過(guò)wall generate box命令在所述第二模型區(qū)域內(nèi)構(gòu)建所述道砟試樣邊界墻體，獲得道砟不規(guī)則外形，進(jìn)一步獲得不規(guī)則道砟文件顆粒模板；

基于該不規(guī)則道砟文件顆粒模板，并根據(jù)道砟級(jí)配，通過(guò)clump generate命令獲得道砟顆粒；

設(shè)置該道砟顆粒的密度、接觸參數(shù)、重力和平衡條件，達(dá)到平衡后通過(guò)clump delete命令刪除z軸坐標(biāo)大于所述第二模型區(qū)域?qū)挾戎档乃龅理念w粒，并刪除所述道砟試樣邊界墻體，設(shè)置周期性邊界，通過(guò)brick make命令獲得所述道砟子模型。