“振動輪-土壤”模型的有限元分析.pdf

1、為了深入探討壓實過程，本文在理論分析和試驗研究的基礎上，在國內首次建立“振動輪-土”相互作用三維有限元模型，利用建立的模型進行了壓實過程仿真計算。 通過對壓實過程的理論分析，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模型，推導了本構方程的矩陣表達式；通過土樣的常規(guī)三軸壓縮試驗研究，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對試驗數(shù)據(jù)進行擬合，找到

2、了模量與干密度和圍壓的二元函數(shù)關系；在ZJ系列直剪儀上測定了土壤的凝聚力C和內摩擦角φ，試驗結果結果表明：當干密度不變時，該級配土的摩擦角、凝聚力均隨著含水量的增大而減??；當含水量不變，該級配土的摩擦角、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，對試驗數(shù)據(jù)進行擬合發(fā)現(xiàn)，凝聚力C、內摩擦角φ取自然對數(shù)后與干密度和含水量有較好的線性關系。 利用建立的模型進行了多參數(shù)仿真與試驗研究，確定了最佳的作業(yè)參數(shù)組合為：振動

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