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Discrete element method of improved performance of railway ballast bed using elastic sleeper

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Journal of Central South University 2015年第8期22卷 3223-3231页

作者：高亮罗奇徐旸井国庆蒋函珂 School of Civil Engineering Beijing Jiaotong University Beijing Key Laboratory for Railway Track Engineering (Beijing Jiaotong University)

With the development of high-speed and heavy-haul railway in China, problems like insufficient thickness of ballast bed and overlarge track stiffness are obvious. Ballast may break into small particles and their contact status will deteriorate under cyclic loading, resulting in ballast degradation. Discrete element method(DEM) was used to research improved performance of ballast bed using elastic sleeper. Clusters were generated by bonding spheres to model real ballasts, while broken bonds were utilized to distinguish breakage. Two kinds of ballast beds with elastic sleeper and conventional sleeper were established, respectively. After applying cyclic loading to the models, differences of mechanical properties between two models were analyzed by contrasting their dynamic behavior indexes, such as particle contact force, sleeper settlement, vibration velocity and acceleration, breakage characteristic. The results illustrate that compared with conventional sleeper, elastic sleeper increases sleeper settlement, while reduces ballast vibration and contact force between particles, which could depress ballast breakage.

关键词： railway ballast bed discrete element method elastic sleeper breakage mechanical property

Efficacy of laser peripheral iridoplasty and iridotomy on medically refractory patients with acute primary angle closure： a three year outcome

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Chinese Medical Journal 2013年第1期126卷 41-45页

作者： FU jing qing guo-ping WANG Ning-li WANG Huai-zhou Beijing Tongren Eye Center Beijing Tongren Hospital CapitalMedical University Beijing Ophthalmology & Visual SciencesKey Laboratory Beijing 100730 China

Background Argon laser peripheral iridoplasty （ALPI） is proved to be effective in lowering intraocular pressure （lOP） of patients with mild acute primary angle closure （APAC）. It is unclear whether this laser treatment is equally efficient in managing patients with severe APAC. This study aimed peripheral iridotomy （LPI） on patients with refractory APAC, therapy. to evaluate the IOP-lowering efficacy of ALPI and laser who have previously responded poorly to intensive medical Methods Thirty-six patients （8 men and 28 women） were identified as medically refractory APAC, who still had ocular pain, red eye, hazy cornea, closed anterior chamber （AC） angle, and lOP of not less than 21 mmHg after two days or more of anti-glaucoma medication. All enrolled patients underwent ophthalmologic examinations including measurement of visual acuity （VA）, best corrected VA （BCVA）, lOP, biomicroscopy, and gonioscopy followed by ALPI immediately in the APAC eye and LPI in both eyes. Results All patients were affected unilaterally, with average age of （54.6±11.7）（range, 37.0-75.0） years old. The mean lOP value of the affected eyes dropped from （31.6±7.7）（range, 21.0-39.0） mmHg at enrollment to （18.4±8.7）（range, 10.0-27.0） mmHg 2 hours after ALPI. At follow-up day 7, the mean lOP value maintained at （14.8±4.2）（range, 9.0-21.0） mmHg, which was significantly different （P=0.000） compared with baseline. The average decrease of lOP in the APAC eyes was （16.8±7.4）（range, 12.0-21.0） mmHg. At follow-up three years later, the mean lOP of the APAC eyes stabilized at （16.3±3.2）（range, 9.0-20.0） mmHg with at least 180° of AC angle opened. Conclusion ALPI and LPI lower the lOP of medically refractory cases of APAC though they have responded poorly to anti-glaucoma medication.

关键词： glaucoma acute primary angle closure argon laser peripheral iridoplasty laser peripheral iridotomy management

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一种圆环滑油箱结构集成与优化的数值模拟

燃气涡轮试验与研究 2014年第1期27卷 39-44,56页

作者：景国庆宋飞中国燃气涡轮研究院四川成都610500

基于Fluent多相流模型,采用理论计算与数值模拟相结合的方法,对圆环滑油箱结构集成设计进行了分析。分析过程中,考虑了不同飞行姿态和过载条件对性能的影响,得到了油面角、内部流场、高度-油量公式和气液分离效率曲线,并对滑油箱结构提... 详细信息

基于Fluent多相流模型,采用理论计算与数值模拟相结合的方法,对圆环滑油箱结构集成设计进行了分析。分析过程中,考虑了不同飞行姿态和过载条件对性能的影响,得到了油面角、内部流场、高度-油量公式和气液分离效率曲线,并对滑油箱结构提出了优化方案。研究表明:采用数值模拟方法进行滑油箱结构集成研究简单有效,对比优化前后数值模拟结果,可定量分析结构对工作性能的影响。本文研究方法可为其它类型滑油箱设计和优化参考。

关键词：航空发动机滑油系统圆环滑油箱油面角分离效率两相流数值模拟

多围压下三轴压缩试验与不可破裂颗粒离散元法分析

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工程力学 2015年第10期32卷 82-88页

作者：井国庆王子杰施晓毅北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 苏州市轨道交通集团有限公司苏州江苏215000

采用大型三轴试验仪器对道砟散体材料进行试验,重点研究不同围压条件下三轴试验力学特性与影响规律。同时基于离散单元法(DEM),采用非破裂不规则颗粒簇,在伺服条件下建立道砟三轴试验散粒体模型,对道砟颗粒在不同围压下进行相关数值三... 详细信息

采用大型三轴试验仪器对道砟散体材料进行试验,重点研究不同围压条件下三轴试验力学特性与影响规律。同时基于离散单元法(DEM),采用非破裂不规则颗粒簇,在伺服条件下建立道砟三轴试验散粒体模型,对道砟颗粒在不同围压下进行相关数值三轴模拟,探讨偏应力、体应变、围压、体积应变与轴应变之间的关系,反映道砟基本力学特性。研究结果表明:采用离散单元方法进行数值模拟与室内三轴试验得到的一系列应力-应变规律基本一致,验证了离散单元法在道砟研究中的可行性与可靠性。同时,围压对道砟散体变形、最大偏应力、偏应力比值具有影响,其中随着围压提高道砟变形降低,因此在有砟道床设计和养护维修中,增大道床围压可降低道床沉降与变形。

关键词：道砟三轴试验离散单元法围压变形

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脏污对道床剪切性能影响及评估指标的离散元分析

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工程力学 2015年第8期32卷 96-102页

作者：徐旸高亮井国庆蔡小培罗奇北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 轨道工程北京市重点实验室北京100044

对国内外典型的道床脏污评估指标进行了综合分析。基于已有研究成果,提出了新的道床评估指标PFI。采用离散元法建立了基于精细道砟仿真单元的直剪数值模型,对不同脏污程度道床的剪切性能及PFI的合理性进行了研究,研究结果表明:脏污会显... 详细信息

对国内外典型的道床脏污评估指标进行了综合分析。基于已有研究成果,提出了新的道床评估指标PFI。采用离散元法建立了基于精细道砟仿真单元的直剪数值模型,对不同脏污程度道床的剪切性能及PFI的合理性进行了研究,研究结果表明:脏污会显著降低道床的抗剪性能,其下降幅度与道床的脏污程度有关;脏污材料的粒径对道床剪切性能影响明显,且在材质相同的情况下,小粒径的脏污会引起道床剪切性能的进一步降低;相比于已有评估指标VCI,PFI能够考虑脏污材料粒径的影响,从而更准确的评估道床脏污情况。

关键词：铁路道床脏污评估指标离散元法脏污率直剪

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高速铁路有砟轨道横向阻力宏细观分析

铁道工程学报 2018年第9期35卷 21-25页

作者：井国庆付豪贾文利姚力北京交通大学北京100044 中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

研究目的:道床横向阻力是保持列车平稳安全运行的重要因素,砟肩部位是横向阻力重要组成部分,但高速铁路为防治飞砟采取降低砟肩堆高措施,导致道床横向阻力降低。为探究不同速度等级下高速铁路有砟道床横向阻力变化情况,本文进行了Ⅲc型... 详细信息

研究目的:道床横向阻力是保持列车平稳安全运行的重要因素,砟肩部位是横向阻力重要组成部分,但高速铁路为防治飞砟采取降低砟肩堆高措施,导致道床横向阻力降低。为探究不同速度等级下高速铁路有砟道床横向阻力变化情况,本文进行了Ⅲc型轨枕在不同道床几何断面下横向阻力现场试验。同时,基于3D扫描与离散元法,以颗粒簇Clump和墙体单元分别模拟道砟颗粒和轨枕,细观分析阻力大小、分担、力键及接触特性。研究结论:(1)速度由200 km/h提升至250～300 km/h、300 km/h以上(350 km/h)道床断面条件下,试验结果分别相应降低6. 6%、11. 8%,数值研究分别降低12. 6%、24. 2%,建议300 km/h以上(350 km/h)应采取措施满足横向阻力要求;(2)轨枕底部及轨枕端部占约80%道床横向阻力,枕心部位道砟并未充分参与和作用,宜采取轨枕结构设计、密实和部分胶结方案;(3)轨枕底部-道砟在轨枕横向位移时接触数目较小,轨枕底部结构和纹理可进行优化以增大接触数目;(4)本文研究结果对不同时速下有砟道床断面选型具有一定指导意义。

关键词：高速铁路有砟轨道道床横向阻力离散元

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马东铁路有砟道床结构和几何断面选型与分析

铁道工程学报 2018年第7期35卷 7-10页

作者：井国庆王创伍卫凡北京交通大学北京100044 中国铁路设计集团有限公司天津300142

研究目的:马来西亚东部沿海铁路(简称"马东铁路")具有设计速度较高、当地降雨量大、氯离子腐蚀严重、土质路基、工程造价低等特点,同时其国内窄轨铁路建设经验对该项目参考价值有限,给工程设计、施工和验收带来困难。本文根据马东铁路... 详细信息

研究目的:马来西亚东部沿海铁路(简称"马东铁路")具有设计速度较高、当地降雨量大、氯离子腐蚀严重、土质路基、工程造价低等特点,同时其国内窄轨铁路建设经验对该项目参考价值有限,给工程设计、施工和验收带来困难。本文根据马东铁路线路荷载、气候环境、地理区位等因素,基于中国、欧盟及美国铁路技术规范,对该项目有砟道床结构和几何断面选型中道床厚度、砟肩宽度、堆高、道床边坡与排水坡、底砟结构等进行对比、分析与确定,以期为炎热、多雨地区铁路工程项目设计与施工提供参考。研究结论:(1)通过中美欧铁路规范对比及相关研究,建议马东铁路道床厚度取350 mm,砟肩宽度取400 mm(或450 mm),堆高取100 mm,采用新Ⅱ型轨枕,边坡坡度取1∶1.75(或1∶1.5),采用传统底砟结构,排水坡坡度为5%;(2)沥青底砟层结构具有诸多优点,建议马东铁路优先采用;(3)本研究成果可为热带多雨地区有砟道床结构及几何断面选型提供参考。

关键词：马东铁路有砟轨道道床结构断面尺寸

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吹砟车维修机理离散元仿真与应用

铁道工程学报 2011年第11期28卷 58-62页

作者：井国庆高亮邵磊北京交通大学北京100044 大连理工大学辽宁大连116023

研究目的:吹砟车维修在轨枕下方补充硬质小道砟,避免捣固道砟和破损,工程实践上能消除道砟记忆效应。但在微观力学层面缺少对吹砟维修作业方式和效果应用研究,为微观力学层面研究吹砟车工作原理与养护效果,采用颗粒流离散元方法建立道砟... 详细信息

研究目的:吹砟车维修在轨枕下方补充硬质小道砟,避免捣固道砟和破损,工程实践上能消除道砟记忆效应。但在微观力学层面缺少对吹砟维修作业方式和效果应用研究,为微观力学层面研究吹砟车工作原理与养护效果,采用颗粒流离散元方法建立道砟-轨枕三维箱体模型,其中采用与道砟颗粒大小一致不规则球体组合代替道砟,借以更加真实模拟道砟颗粒之间咬合力,在轨枕单调加载下研究吹砟养护前后道床力学特性。研究结论:吹砟维修作业前后微观力学分析表明,吹砟车维修能降低轨枕-道砟接触层作用力,对轨枕-道砟沉降影响不大,从数值原理上定量揭示吹砟车维修作业力学原理;与捣固维修作业相比,吹砟维修是一种效率高、成本低、开通速度快、环保维修方法。

关键词：不规则簇捣固离散单元法吹砟

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双块式轨枕道床横向阻力试验与力学分析

铁道工程学报 2017年第11期34卷 23-26,80页

作者：井国庆强伟乐贾文利姚力北京交通大学北京100044 中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

研究目的:道床横向阻力是保持轨道几何形位及无缝线路横向稳定性的重要参数。随着有砟轨道运营技术条件复杂化,对轨枕设计和选型提出更多挑战,发展更加安全、可靠、经济、可用轨枕技术方案成为研究热点。针对国内有砟道床上铺设双块式... 详细信息

研究目的:道床横向阻力是保持轨道几何形位及无缝线路横向稳定性的重要参数。随着有砟轨道运营技术条件复杂化,对轨枕设计和选型提出更多挑战,发展更加安全、可靠、经济、可用轨枕技术方案成为研究热点。针对国内有砟道床上铺设双块式轨枕及其横向阻力研究较少的情况,本文通过进行一系列工况下双块式轨枕和Ⅲc型轨枕横向阻力试验,研究双块式轨枕横向阻力基本特性与影响规律。研究结论:(1)在相同道床断面条件下,双块式轨枕横向阻力高于Ⅲc型轨枕,前者较后者提高幅度13.6%~25.5%;(2)砟肩宽度增加,双块式和Ⅲc型轨枕的道床横向阻力均提高,但增长效果无明显差异;(3)砟肩堆高能显著提高双块式和Ⅲc型轨枕的道床横向阻力,如当砟肩堆高从0 mm增加到150 mm时,道床横向阻力分别增加4.2 kN(51.9%)、2.7 kN(38.0%),即砟肩堆高对双块式轨枕更有效;(4)本研究结论可为双块式轨枕在我国轨道工程上的应用奠定理论和试验基础。

关键词：有砟道床双块式轨枕横向阻力