快速夯实机冲压土体的动力响应颗粒离散元仿真及试验研究

发布时间：2017-06-09 09:21

  本文关键词：快速夯实机冲压土体的动力响应颗粒离散元仿真及试验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在路基回填压实施工作业中,压实质量的优劣影响着公路或铁路的使用寿命。我国大部分的路基回填工程中,对压实质量的检测依然停留在传统的结果抽样检测,与机械化施工的高效率特性不相匹配。为了实现路基压实与检测的同步,越来越多的学者对压实机械车载压实质量实时检测系统进行开发研究。本文以RHIC快速液压夯实机为研究对象,采用数学解析,数值仿真与现场试验相结合的方法,对压实质量实时检测系统开展基础理论研究,建立夯击过程中机械作用部件的动力响应(主要是加速度)与土体压实质量检测指标间的数学关系。研究的主要内容有:1.根据RHIC构造和工作原理,并结合弹性半空间理论建立了RHIC夯实过程动力学模型,创新性地将夯锤对夯板的作用简化激振力F(t),得出了夯锤、夯板动力响应与等效集总的土体系统力学参数间的关系式,证明了夯板与夯锤的动力响应可以反映夯击过程中土体的力学性能的变化。2.应用颗粒流离散元软件PFC2d模拟了RHIC夯实粘性回填土的过程,研究了夯击过程中夯板与夯锤的加速度变化,土体颗粒位移变化以及力链网络发展规律,发现土体密实的顺序是由上至下,有效压实深度为1.5m,夯板与夯锤的加速度峰值与土体的密实程度呈明显的正相关关系。3.从夯板加速度峰峰值与各压实指标的回归公式中得出:夯板加速度峰峰值与各压实指标间存在一一对应的关系,且在土体越松散时,这种关系越明显,随着夯击的进行,土体趋向密实状态,这种对应关系开始变得模糊。4.结合现场试验结果对仿真结果进行了验证,试验结果与数值仿真结果基本一致,说明仿真结果具有较好的可靠性。
【关键词】：快速液压夯实机 实时检测 检测指标 动力响应 离散元
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 课题研究的背景及意义10-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 车载压实质量检测系统研究13-14
• 1.2.2 机械—土体动力响应模型研究方法14-17
• 1.3 主要研究内容与技术路线17-19
• 1.3.1 本文研究内容17-18
• 1.3.2 本文技术路线18-19
• 第二章 快速液压夯实机土体压实概述19-31
• 2.1 RHIC简介19-21
• 2.1.1 RHIC的构造19-20
• 2.1.2 RHIC工作原理20
• 2.1.3 RHIC应用范围20-21
• 2.2 RHIC土体压实机理21-25
• 2.2.1 基于强夯理论的压实机理21-23
• 2.2.2 能量传递机理23-25
• 2.3 有效压实区域25-27
• 2.4 影响压实效果的因素27-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 RHIC作业过程动力学分析31-39
• 3.1 夯击过程力学模型31-33
• 3.2 夯板动力响应分析33-36
• 3.3 夯锤动力响应分析36-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 PFC2D及颗粒离散元介绍39-45
• 4.1 基本思想39
• 4.2 基本假设39
• 4.3 基本方程39-40
• 4.4 计算过程40-41
• 4.5 PFC2d的基本元素41-44
• 4.6 本章小结44-45
• 第五章 仿真模型的建立45-58
• 5.1 建模步骤46-48
• 5.2 细观参数的设置48-52
• 5.2.1 参数的标定48-49
• 5.2.2 平面双轴数值试验49-51
• 5.2.3 其它细观参数的设置51-52
• 5.3 模型说明52-53
• 5.4 输出值的设置53-57
• 5.5 本章小结57-58
• 第六章 机械及土体仿真动力响应结果分析58-81
• 6.1 土体颗粒位移及力链网络58-63
• 6.2 各输出值的变化规律63-68
• 6.2.1 土体的物理变化63-66
• 6.2.2 土体的力学变化66-67
• 6.2.3 夯实机械的动力响应67-68
• 6.3 夯锤、夯板加速度与各检测指标关系68-72
• 6.4 现场试验与数值仿真结果对比72-80
• 6.4.1 现场试验设计72-74
• 6.4.2 室内试验74-77
• 6.4.3 现场试验与数值仿真结果比对77-80
• 6.5 本章小结80-81
• 结论与展望81-83
• 1 主要结论81-82
• 2 展望82-83
• 参考文献83-85
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果85-86
• 致谢86-87
• 附件87

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