基于离散元法的振动压实过程仿真及其试验研究

发布时间：2023-10-08 19:55

　　随着我国公路交通事业的迅速发展及汽车载重量的日益提高,对道路质量的要求也越来越高,而压实机械的作业性能直接影响着路基及路面的质量。近年来,国内外许多学者利用数值模拟方法对“压路机-土壤”构成的系统进行了广泛研究。然而,对于土壤这样的散体物料,自身结构的不连续性使得利用连续力学理论分析研究与实际中有一定的偏差。因此,利用离散元法研究土壤的振动压实过程有着重要的理论意义和工程应用价值。本文选择合适的离散元颗粒接触模型,采用参数标定的方法对颗粒之间的碰撞恢复系数、静摩擦系数及动摩擦系数进行了虚拟试验标定。在最大程度贴近颗粒的几何形貌又不影响计算效率的前提下,利用普通球型颗粒进行填充得到三种形貌的土壤颗粒,从而建立土壤颗粒的离散元模型。另外,在颗粒离散元模型的基础上建立“钢轮-土壤”离散元模型,并通过编写API程序实现MBD-DEM耦合,从而对离散元系统进行联合仿真。模拟结果显示:土体的高度及孔隙率随着时间的进行均呈现递减趋势,并有着“先快后慢”的规律,在压实的后期变化很小,甚至出现上升的趋势,说明了土壤的压实有一个合适的“压实遍数”;在压实的加载阶段,颗粒压力逐渐上升并到达峰值,之后的卸荷阶...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 主要研究内容及方法
    1.4 技术路线
第二章 离散元方法基本理论
    2.1 离散元法基本假设
    2.2 离散元基本原理与力学模型
        2.2.1 离散元的基本思想
        2.2.2 离散元法两个基本方程
    2.3 离散元法求解过程与方法
    2.4 EDEM软件介绍
        2.4.1 EDEM工作界面
        2.4.2 EDEM求解路线
        2.4.3 EDEM接触模型
        2.4.4 EDEM时间步长的确定
    2.5 本章小结
第三章 砂性土壤模型建立
    3.1 土壤结构及其分类
        3.1.1 土壤结构
        3.1.2 土壤分类
    3.2 土壤物性指标
        3.2.1 孔隙率与孔隙比
        3.2.2 密实度
    3.3 砂性土离散元模型
        3.3.1 接触模型选择
        3.3.2 离散元模型参数标定
        3.3.3 土壤颗粒离散元模型
    3.4 本章小结
第四章 土壤振动压实过程离散元模拟
    4.1 土壤振动压实离散元模型
        4.1.1 离散元模型参数设置
        4.1.2 土壤颗粒生成
        4.1.3 钢轮模型建立
        4.1.4 仿真参数的设置
    4.2 离散元仿真过程分析
        4.2.1 MBD-DEM耦合过程
        4.2.2 土壤压实过程演绎
    4.3 离散元仿真结果分析
        4.3.1 土体高度变化分析
        4.3.2 土壤孔隙率变化分析
        4.3.3 土壤颗粒压力变化及分布特征
        4.3.4 不同滑转率对压实效果的影响
        4.3.5 作业参数对土体动态响应影响分析
        4.3.6 土壤颗粒接触动力学分析
    4.4 本章小结
结论与建议
    1.结论
    2.建议
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢



本文编号：3852684