基于离散元的混沌振动密实成型过程的模拟与研究

发布时间：2020-10-08 23:25

　　随着社会发展的需要,快节奏、高效率已经成为现代社会的主流特色。对于建筑行业来说“建筑工业化”的进程不断提升,混凝土预制件的制备是提高建筑效率的一种可行方法,因此,混凝土预制件的应用越来越广泛。然而,我国对于混凝土预制件的使用相对较少,主要原因是混凝土预制件的密实度相对较差,导致混凝土预制件的强度和耐用性能变差,其更深原因是混凝土振动台的振动频率相对单一,无法与大多数骨料达到共振效果。所以混凝土振动台作为混凝土预制件的生产设备,它的性能好坏直接决定着混凝土预制件的密实度和强度是否满足使用要求。混凝土振动台的主要部件是激振器,它的好坏影响着混凝土振动台的工作性能。本篇文章提出了一种混沌激振器,它较传统激振器具有宽频性,能与大多数骨料达到共振,因此密实度和强度得到很大提升,在此基础之上,设计并生产加工出一台混沌混凝土振动台,由于时间有限,本文对混沌混凝土振动台振动特性作了分析,并经过实测进行验证。具体研究内容如下:(1)介绍了混凝土预制件及振动成型的研究现状、离散元的研究状况、混凝土振动密实过程、混凝土振动密实机理及影响振动密实的相关因素。同时也对混沌振动做了简单介绍,并根据混沌振动的特点从而引出了混沌识别的定量和定性方法,对混沌识别的具体流程做了一定论述。(2)对于传统振动台的激振方式做了简单阐述,同时提出并建立混沌振动台主要部件-混沌激振器。利用Solidworks软件对混沌激振器进行建模,然后用Matlab软件对混沌激振器进行仿真从而得出其振动特性,利用获得的混沌激振器相轨图、Poincare图、自功率谱密度图以及计算出的Lyapunov指数验证所建立的激振器为混沌激振器。(3)在所建立的混沌激振器的基础上,建立混沌混凝土振动台。利用三维建模软件Solidworks对混凝土振动台进行建模,然后通过Matlab软件对混沌混凝土振动台进行数值仿真从而得到其振动特性,利用获得的混沌混凝土振动台相轨图、Poincare图、自功率谱密度图以及计算出的Lyapunov指数验证所建立的混凝土振动台为混沌混凝土振动台。(4)依据离散元法的根本思想,利用二维颗粒流程序PFC2D对混凝土的密实成型过程进行模拟研究,对比表明混沌振动台相比普通单一频率振动台在振动密实后的密实度有较大提高,为工程实际中混凝土密实成型提供了理论依据。同时我们利用信号采集仪器,对加工生产出来的1000x1000混沌混凝土振动台进行信号采集与分析,以此来验证我们所设计的振动台为混沌混凝土振动台。
【学位单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU528.7
【部分图文】：

示意图,振动源,示意图

波在输送时均有能耗产生，振动波也不例外，振动波的能量衰相关，如，频率、外力、以及传送介质的物理属性等[19, 20,21]。自然堆积状态时，由于骨料之间的空隙很大，波在传播过程中此，在对其进行密实成形过程中，其间距缩小，进而引起阻尼，在材料密实化的初始阶段，波仅能输送较短的路程。这就导料密实度增大，从而，阻尼系数衰减，伴随时间的推移，波传了混凝土的密实成型的目的[19,21]。传输过程中，60%的波能是以界面波的形式继续向四面八方传动能量在传播过程中被混凝土骨料所吸收，最终转化为混凝土播过程的因传输阻力的存在而浪费大量能量。对骨料进行密实是点接触，此时，振源是这些接触的成千上万个点，一般将波视为平面波[19,22, 23]。随着深度的增加，其密实度曲线如图 2-2实度较低，分析其原因在于，振源较近而导致的土层疏松所致

特性曲线,振动密实,特性曲线,硕士学位论文

西安建筑科技大学硕士学位论文=2aE Ke 工作时所具有的能量为 E0，经过等式0=aE E e 振动为强迫振动，且自由度为单自由度2=2E M 土的阻力系数，M 代表振动过程中质点

曲线,Poincare图,拟周期

西安建筑科技大学硕士学位论文前述分析，得到 Poincare 图[19,36]。为了表征明确起见，将式（4。从图中可以看到曲线 x=r0cosω0t+r1cosω1t 的轨迹开放，曲线面分析可得，Poincare 图更有利于我们对系统的作全面认识。线对某一平面的投影，图中散点 P0, P1, P2……, Pn即为相点[19期函数时，则该图中的相点个数有限。然而，当图中相点个数一定混沌，如图 2.4 所示，由图可知，图中虽然有无数个相点期振动[35, 37]。

【参考文献】