基于離散元法的瀝青混凝土三維建模與銑刨刀具切削過程數(shù)值模擬.pdf

1、隨著國家公路建設(shè)的重點(diǎn)向路面改建和養(yǎng)護(hù)轉(zhuǎn)移，銑刨機(jī)作為重要的瀝青混凝土路面養(yǎng)護(hù)機(jī)械的需求量不斷增長，國內(nèi)自主研發(fā)高性能銑刨機(jī)已刻不容緩。數(shù)值模擬可以直觀量化表達(dá)銑刨作業(yè)中銑刨刀具的受力情況已經(jīng)成為研究銑刨機(jī)整體性能的重要手段，模擬關(guān)鍵在于具有復(fù)雜力學(xué)特性的瀝青混凝土路面模型的建立。本文采用三維離散元法建立符合宏觀力學(xué)性能的路面模型，建立銑刨作業(yè)模型仿真量化銑刨作業(yè)過程的銑刨阻力。推導(dǎo)衡量作業(yè)過程中耗能和效率的標(biāo)準(zhǔn)，定量分析工作參數(shù)變化對

2、耗能和效率的影響。推導(dǎo)振動銑刨作業(yè)的臨界條件，仿真獲得較優(yōu)的激振方式和振動參數(shù)。本文的主要研究工作如下：
　　(1)推導(dǎo)銑刨鼓工作的運(yùn)動學(xué)模型和力學(xué)模型，提取量化分析所需工作參數(shù)。推導(dǎo)振動銑刨中銑刨鼓整體受力情況，從力學(xué)角度定性驗(yàn)證附加振動能有效減小銑刨阻力。對比有限元法和離散元法的優(yōu)劣，選取離散元法研究瀝青混凝土路面的銑刨特性。
　　(2)采用單軸壓縮和劈裂抗拉試驗(yàn)測定瀝青混凝土路面的抗壓模量和抗拉模量，獲得校核微觀接觸連

3、接參數(shù)的宏觀標(biāo)準(zhǔn)。在PFC3D中編寫算法生成具有不規(guī)則形狀粗集料，依照級配建模具有粗集料和瀝青砂膠兩種顆粒的離散元試件。設(shè)定接觸連接方式及微觀參數(shù)并依照宏觀標(biāo)準(zhǔn)校核，獲得和路面力學(xué)性能相符的離散元模型。
　　(3)采用Proe對銑刨刀具進(jìn)行建模，配合提取的工作參數(shù)和離散元路面模型在PFC3D中建立三維銑刨刀具切削模型。使用推導(dǎo)的比能耗系數(shù)γ、瀝青混凝土去除率Q作為耗能和效率的指標(biāo)，使用仿真量化的X向銑刨阻力Fx作為磨損指標(biāo)；計算并