仿沖擊振動壓實系統(tǒng)動力學(xué)分析及試驗研究.pdf

1、針對道路施工的現(xiàn)狀，比較了不同壓實機械與土壤相互作用的特點，分析了不同壓實機械的作用機理，推導(dǎo)了土壤壓實度與土壤變形的數(shù)學(xué)關(guān)系，并分析了影響土壤壓實質(zhì)量的主要因素。 對仿沖擊振動壓實機進行了運動與受力分析，并對其進行合理簡化，建立了機器與土壤相互作用的動力學(xué)模型。利用非線性碰撞力學(xué)原理，討論了仿沖擊振動壓實機與土壤發(fā)生塑性碰撞的過程，得出了試驗樣機與土壤相互作用過程發(fā)生的n-p-II的碰撞。 設(shè)計了仿沖擊壓實機與介質(zhì)相互

2、作用的試驗裝置，測試了仿沖擊壓實機在剛性路面、彈簧及橡膠上的動態(tài)響應(yīng)及壓實過程中土壤的壓力信號。 試驗結(jié)果表明，仿沖擊振動壓實機在幾個激振力周期內(nèi)要跳起沖擊土壤一次，驗證了動力學(xué)模型的正確性，并給出了一種判斷仿沖擊振動壓實機跳起的新方法。 設(shè)計了仿沖擊振動壓實樣機，利用正交試驗方法對樣機的上下車質(zhì)量比、工作速度和動平衡比的影響進行了試驗。結(jié)果表明，工作速度對壓實度的影響較大，動平衡比次之，上下車質(zhì)量比對壓實效果的影響較小

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

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

5、用DCP貫入儀測定了壓實后的土壤性能，得出了土壤的應(yīng)力隨壓實遍數(shù)的增加呈y=αLn(x)+β規(guī)律變化。 利用Ansys/LS-Dyna3D動力學(xué)分析軟件，采用基于Drucker-Prager屈服準(zhǔn)則的彈塑性本構(gòu)模型來模擬土體的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，對仿沖擊振動壓實機作用下土壤的壓實過程進行了仿真計算。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)了拐點現(xiàn)象，說明沿此位置以后，土壤的應(yīng)力突然減