【摘 要】
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随着我国铁路网不断向西北地区发展,铁路线路的维护成本也越来越高,造成维护成本变高的原因正是西北地区风沙较为严重。本次研究以除沙车推沙装置为主要研究内容,利用仿生学原理,对轨道除沙车推沙装置的触沙表面进行仿生优化,通过离散元仿真分析进行减阻耐磨研究,具体工作分为以下几点:（1）沙粒离散体相关参数标定。沙粒离散体参数的标定情况会直接影响推沙板推沙的离散元仿真准确性,标定方法采用试验与仿真相结合的方式,
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随着我国铁路网不断向西北地区发展,铁路线路的维护成本也越来越高,造成维护成本变高的原因正是西北地区风沙较为严重。本次研究以除沙车推沙装置为主要研究内容,利用仿生学原理,对轨道除沙车推沙装置的触沙表面进行仿生优化,通过离散元仿真分析进行减阻耐磨研究,具体工作分为以下几点:（1）沙粒离散体相关参数标定。沙粒离散体参数的标定情况会直接影响推沙板推沙的离散元仿真准确性,标定方法采用试验与仿真相结合的方式,利用抽桶法进行多次测试取平均值,与设置不同颗粒参数后的仿真结果进行对比,得出沙粒间的静摩擦系数、滚动摩擦系数和碰撞恢复系数。（2）基于仿生学原理,构建除沙车推沙装置仿生推沙板。提取仿生对象爪趾内轮廓曲线,选取三项衰减指数进行曲线拟合,分析拟合曲线的导数、曲率,得出变曲率特性会使土壤内部的压力发生反复波动,土壤内部的力发生混乱,从而导致土壤内部结构破坏。根据变曲率特性,选取合适的推沙板结构参数,构建出仿生推沙板、圆弧推沙板和平面推沙板模型。（3）推沙板推沙阻力分析。建立除沙车推沙装置的推沙板板尖受力模型,对推沙板与沙粒间相互作用进行离散元受力分析,研究表明:推沙板推沙过程中,仿生推沙板的减阻性能优于圆弧推沙板和平面推沙板;推沙速度和推沙深度对推沙阻力有明显的影响,且推沙板受到的水平阻力都要大于垂直阻力。（4）构建耐磨型仿生推沙板及表面磨损分析。选取扇贝表面形态为仿生参照,建立推沙板表面结构为条纹的耐磨型仿生推沙板,对仿生推沙板推沙过程中与沙粒间的磨损进行分析。研究表明:条纹型仿生推沙板的耐磨性优于平面推沙板;条纹型推沙板的条纹高度和条纹间距不同,对推沙板的磨损深度、法向累计接触能量和切向累计接触能量有一定的影响。
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