“振動(dòng)輪-土壤”模型的有限元分析.pdf

1、為了深入探討壓實(shí)過(guò)程，本文在理論分析和試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，在國(guó)內(nèi)首次建立“振動(dòng)輪-土”相互作用三維有限元模型，利用建立的模型進(jìn)行了壓實(shí)過(guò)程仿真計(jì)算。 通過(guò)對(duì)壓實(shí)過(guò)程的理論分析，考慮了土的彈性和土的塑性，選擇Drucker-Prager模型作為土壤的本構(gòu)模型，推導(dǎo)了本構(gòu)方程的矩陣表達(dá)式；通過(guò)土樣的常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)研究，獲得了不同干密度、不同含水量和不同圍壓下土壤的模量，利用二元函數(shù)擬合工具TableCurve對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，找到

2、了模量與干密度和圍壓的二元函數(shù)關(guān)系；在ZJ系列直剪儀上測(cè)定了土壤的凝聚力C和內(nèi)摩擦角φ，試驗(yàn)結(jié)果結(jié)果表明：當(dāng)干密度不變時(shí)，該級(jí)配土的摩擦角、凝聚力均隨著含水量的增大而減??；當(dāng)含水量不變，該級(jí)配土的摩擦角、凝聚力均隨著干密度的增大而增大。利用Excel的數(shù)據(jù)擬合功能，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合發(fā)現(xiàn)，凝聚力C、內(nèi)摩擦角φ取自然對(duì)數(shù)后與干密度和含水量有較好的線性關(guān)系。 利用建立的模型進(jìn)行了多參數(shù)仿真與試驗(yàn)研究，確定了最佳的作業(yè)參數(shù)組合為：振動(dòng)

3、頻率取24Hz，振幅取1.6mm，順時(shí)針起振。該工況第三遍壓實(shí)時(shí)，表層土體y向塑性變形為3.3mm，輪正下方15cm處土壤y向正應(yīng)力響應(yīng)幅值為0.0835MPa。 目前重疊寬度的確定主要靠經(jīng)驗(yàn)，尚未有人通過(guò)理論分析得出研究結(jié)論。通過(guò)分析不同機(jī)器參數(shù)時(shí)輪下土壤應(yīng)力沿輪寬的分布規(guī)律，為重疊寬度的確定提供了參考；試驗(yàn)結(jié)果表明，按照應(yīng)力分布規(guī)律確定的碾壓重疊寬度比用經(jīng)驗(yàn)方法確定的重疊寬度更為合理，鋪層經(jīng)12遍壓實(shí)后壓實(shí)度比較均勻，其極差