圆柱动态贯入颗粒材料试验研究

发布时间：2023-03-19 16:02

　　本文通过透明土与粒子图像测速技术(PIV)相结合,利用自行设计的圆柱形试件贯入装置对圆柱形试件贯入至透明土中的土体内部的位移、贯入深度进行了研究。透明土是用与天然土体性质相近的透明材料代替天然的土体,并利用其内部透明可视的特性得到土体在某种条件下内部位移的一种特殊土体。本文中所使用的透明土模型是以正十二烷和90#白油的混合物为孔隙液,以及一定级配的熔融石英为骨架材料配置而成。并将激光器产生的激光线通过柱面镜转化为激光扇面,利用光线的干涉原理在透明土内部产生可记录土体内部位移信息的散斑。然后利用粒子图像测速技术(PIV)对高速相机拍摄的高帧率图像进行处理得到土体内部的位移云图,用以分析圆柱形试件的直径、质量、贯入端形状以及速度对贯入透明土中产生的位移影响。研究中主要关注贯入过程中产生最大位移的时刻和土体位移稳定的时刻,研究发现,试件贯入端形状影响土体内部产生的最大位移值及位移的横向影响范围,试件直径对于产生的土体内部的最大位移有影响,试件的质量影响贯入过程中土体内部位移的影响范围,贯入试件的速度影响土体内部最大位移值以及位移的横向影响范围。对于贯入至石英砂与透明土中的试件,在质量相差不大...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景、目的及意义
    1.2 国内外研究现状及发展动态分析
        1.2.1 物体快速贯入土体研究现状
        1.2.2 透明土研究现状
        1.2.3 图像相关技术
        1.2.4 贯入深度预测的研究现状
    1.3 主要研究内容
2 贯入试验
    2.1 试验准备
        2.1.1 试验材料的准备
        2.1.2 试验仪器准备
        2.1.3 骨料级配
        2.1.4 试验试件
        2.1.5 透明土模型制备
        2.1.6 试验过程
    2.2 透明土位移云图结果分析
        2.2.1 贯入端形状对土体位移及变形范围的影响
        2.2.2 贯入试件直径对土体位移及变形范围的影响
        2.2.3 贯入试件质量对土体位移及位移影响范围的影响
        2.2.4 贯入试件速度对土体位移及变形范围的影响
    2.3 本章小结
3 贯入深度分析
    3.1 试验模型制备与试验过程
    3.2 贯入位移曲线分析
        3.2.1 干燥石英砂中贯入位移曲线分析
        3.2.2 透明土贯入位移曲线分析
    3.3 贯入速度曲线分析
        3.3.1 干燥石英砂中贯入速度曲线分析
        3.3.2 透明土中贯入速度曲线分析
    3.4 试验现象解析
    3.5 总结
4 贯入深度预测
    4.1 前言
    4.2 材料属性模型
    4.3 控制方程
        4.3.1 守恒方程
        4.3.2 塑性区域边界条件
        4.3.3 弹性区域边界条件
        4.3.4 响应方程
    4.4 试件形状方程
    4.5 贯入方程
    4.6 试验验证
    4.7 本章小结
5 结论和展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3765539