有限要素法による砕石集合体のモデル化と振動解析

抄録

鉄道バラスト用の砕石集合体の周波数特性を，1 kHz程度の高周波領域まで調べるため，有限要素法による振動解析を行った。モデル化にあたり，まず砕石単体を多面体形状でモデル化し，三次元個別要素法により締め固め，その砕石の配置と接触情報を基に有限要素モデルを作成した。振動解析の結果，砕石単体の共振周波数は10 kHz以上と非常に高いが，砕石集合体では，接触部近傍が弾性変形し，ばねとして働くことで，剛体の共振モードが生まれ，実際の線路においても加振されうる程度の低い周波数で共振することがわかった。また，列車通過による加振シミュレーションを行い，列車通過時の砕石集合体の挙動や内部で生じる応力の分布を再現した。