仿沖擊振動(dòng)壓實(shí)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析及試驗(yàn)研究.pdf

1、針對(duì)道路施工的現(xiàn)狀，比較了不同壓實(shí)機(jī)械與土壤相互作用的特點(diǎn)，分析了不同壓實(shí)機(jī)械的作用機(jī)理，推導(dǎo)了土壤壓實(shí)度與土壤變形的數(shù)學(xué)關(guān)系，并分析了影響土壤壓實(shí)質(zhì)量的主要因素。 對(duì)仿沖擊振動(dòng)壓實(shí)機(jī)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)與受力分析，并對(duì)其進(jìn)行合理簡(jiǎn)化，建立了機(jī)器與土壤相互作用的動(dòng)力學(xué)模型。利用非線(xiàn)性碰撞力學(xué)原理，討論了仿沖擊振動(dòng)壓實(shí)機(jī)與土壤發(fā)生塑性碰撞的過(guò)程，得出了試驗(yàn)樣機(jī)與土壤相互作用過(guò)程發(fā)生的n-p-II的碰撞。 設(shè)計(jì)了仿沖擊壓實(shí)機(jī)與介質(zhì)相互

2、作用的試驗(yàn)裝置，測(cè)試了仿沖擊壓實(shí)機(jī)在剛性路面、彈簧及橡膠上的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及壓實(shí)過(guò)程中土壤的壓力信號(hào)。 試驗(yàn)結(jié)果表明，仿沖擊振動(dòng)壓實(shí)機(jī)在幾個(gè)激振力周期內(nèi)要跳起沖擊土壤一次，驗(yàn)證了動(dòng)力學(xué)模型的正確性，并給出了一種判斷仿沖擊振動(dòng)壓實(shí)機(jī)跳起的新方法。 設(shè)計(jì)了仿沖擊振動(dòng)壓實(shí)樣機(jī)，利用正交試驗(yàn)方法對(duì)樣機(jī)的上下車(chē)質(zhì)量比、工作速度和動(dòng)平衡比的影響進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果表明，工作速度對(duì)壓實(shí)度的影響較大，動(dòng)平衡比次之，上下車(chē)質(zhì)量比對(duì)壓實(shí)效果的影響較小

3、。對(duì)不同頻率、振幅下土壤的壓實(shí)度和功率消耗進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明：當(dāng)振幅為4mm，振動(dòng)頻率為16Hz時(shí)，土壤的壓實(shí)效果較佳，功率消耗較低。由級(jí)配土、粉土和黃土的壓實(shí)試驗(yàn)可知，仿沖擊振動(dòng)壓實(shí)技術(shù)的適用范圍廣，特別適合于黃土的壓實(shí)。 基于仿沖擊振動(dòng)壓實(shí)技術(shù)，對(duì)CA25D振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行了技術(shù)改造，并對(duì)改造前后機(jī)器的壓實(shí)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。 結(jié)果表明，虛鋪層厚度為60～70cm，仿沖擊振動(dòng)壓實(shí)6遍后，在20cm和30cm深度處的土

4、壤壓實(shí)度分別達(dá)到了85.53％、84.87％；壓實(shí)12遍后，同樣深度處的土壤壓實(shí)度分別達(dá)到了89.47％和86.88％。 采用2mm偏心距時(shí)，與原型機(jī)相比，相同深度處土壤的壓實(shí)度略有升高，功率消耗降低了近4％；采用4mm偏心距時(shí)，同一深度處的土壤壓實(shí)度增加了近3％，而12遍平均功率消耗僅增加了1.5％，且壓實(shí)后土壤的彈性模量E和加州承載比(CBR值)均比原CA25D振動(dòng)壓路機(jī)有了較大提高，說(shuō)明仿沖擊振動(dòng)壓實(shí)效果較好。 利

5、用DCP貫入儀測(cè)定了壓實(shí)后的土壤性能，得出了土壤的應(yīng)力隨壓實(shí)遍數(shù)的增加呈y=αLn(x)+β規(guī)律變化。 利用Ansys/LS-Dyna3D動(dòng)力學(xué)分析軟件，采用基于Drucker-Prager屈服準(zhǔn)則的彈塑性本構(gòu)模型來(lái)模擬土體的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，對(duì)仿沖擊振動(dòng)壓實(shí)機(jī)作用下土壤的壓實(shí)過(guò)程進(jìn)行了仿真計(jì)算。結(jié)果表明：土壤應(yīng)力沿深度的變化關(guān)系符合y=αx-β，在輪寬的1/4～1/3處土壤的應(yīng)力出現(xiàn)了拐點(diǎn)現(xiàn)象，說(shuō)明沿此位置以后，土壤的應(yīng)力突然減