集沙铲是轨道除沙车的重要工作部件。针对集沙铲在使用过程中受冲击力大,铲板刃缘变形严重等问题,对集沙铲铲板的受力情况进行了研究。该研究旨在通过离散元法,研究分析集沙铲的集沙和受力过程,得到改善集沙铲受力的方法。首先,对离散元法的实验和数值仿真现状进行了分析。分析总结了国内外关于离散元法在铲板切削方面研究的文献。在总结已有经验的基础上,得出本文的研究思路。其次,建立了仿真模型。通过参数标定和实验验证,完成了沙土颗粒的参数标定工作。对集沙铲模型进行了简化,利用离散元法对集沙铲与沙土的相互作用过程进行了数值仿真。结果得到了颗粒的运动分布和集沙铲的受力状况。进而,对5种相近刃缘集沙铲在不同转速、不同集沙深度工况下的集沙受力开展了比较工作,同时对沙土颗粒的形态分布进行了研究。结果表明集沙铲的受力与刃缘倾角相关性很大。研究认为改变集沙铲的刃缘倾角可以优化集沙铲的受力。之后,对5种相近刃缘的集沙铲进行了有限元分析。分析了5种形状集沙铲的受力和变形状况,并对变形和受力的最大值随刃缘角度的变化开展了二次多项式曲线拟合。结果发现集沙铲刃缘倾角在30°附近时,集沙铲的最大应力、应变和变形均较可获得较小的值,远离30°倾角,集沙铲的受力状况有增加的趋势。最后,对直板和30°刃缘倾角的集沙铲开展了集沙实验。同时测量了两种形状集沙铲的扭矩值,之后将测得的扭矩与离散元仿真扭矩进行对比。结果发现实验与仿真的吻合程度较好。结果认为增加集沙铲的刃缘倾角对于改进集沙铲的受力是有效的。该研究成果有利于进一步指导集沙铲的设计和制造,同时该研究过程对离散元法的实际应用具有一定的参考价值。