本文围绕铁路除沙车抛沙性能展开研究,内容包括风沙沙粒物理参数标定、抛沙性能参数确定及优化、除沙车试验台设计搭建与试验等内容。以实验室试验为出发点,结合理论分析,数值仿真分析和试验台测试,进行相关研究。具体包括以下工作:(1)总结了国内外在沙粒参数标定、离散元、离散元与多体动力学、离散元与有限元相结合以及铁路除沙车领域研究的相关进展,据此提出课题的研究内容与技术路线。介绍了离散元与多体动力学和离散元与有限元联合仿真原理,证实了联合方针的可行性,为后期联合仿真奠定理论基础。(2)针对目前国内外对于风沙沙粒物理特性研究的缺失,导致除沙车仿真与试验结果相差过大的问题。本文通过相关试验,确定了取沙地点沙粒的含水率、堆积密度、直径分布,空隙率以及沙粒与钢板、橡胶之间的静摩擦系数、滚动摩擦系数、恢复系数。通过离散元与回归正交试验相结合的方法确定了沙粒之间的静摩擦系数、滚动摩擦系数、恢复系数,利用Matlab图像技术对仿真与实际沙粒的安息角进行对比,确定参数标定的准确性。研究结果证实仿真与试验所得误差为1.39%。验证了本文所使用测量沙粒物理参数方法的可行性与有效性,为后续离散元的仿真试验提供可靠的沙粒参数。(3)针对抛沙板在抛沙过程中可能出现的抛沙性能低下的问题,本文通过使用离散元与正交试验和灰度分析相结合的方法,筛选出对抛沙性能影响的四个因素并对影响抛沙性能的转速、弯折角度、弯折位置以及前进速度这四个因素进行分析,确定了最佳抛沙性能参数组合,通过离散元仿真试验与已有抛沙试验台架的结果相互验证。最终结合实际需求,确定了影响抛沙性能四个因素的最佳参数组合,使抛沙性能满足实际需求。(4)设计并搭建除沙车试验平台,对抛沙板弯折角度影响根部应力和传动轴扭矩影响趋势进行研究。在保证抛沙性能的前提下,对三种弯折角度的抛沙板进行根部应力及传动轴扭矩大小的分析。研究结果表明,随着抛沙板弯折角度的降低,根部应力和传动轴扭矩大小呈现下降趋势。(5)为了进一步降低抛沙板根部应力,本文提出使用离散元、多体动力学、有限元相结合的方法,在保证抛沙性能的前提下,对弯折角度为170°厚度提升为3 mm的抛沙板的根部应力进行研究与分析,并通过除沙车试验平台进行试验验证。结果表明,仿真与试验的应力趋势大致相同且应力峰值误差仅为10.97%,从而验证了使用离散元与多体动力学和有限元相结合分析实际工程问题的可行性。在有效的降低了抛沙板根部应力大小的同时也进一步佐证了沙粒物理参数标定的正确性。