銑刨機(jī)路面銑削過(guò)程的有限元仿真.pdf

1、隨著中國(guó)公路建設(shè)的飛速發(fā)展,公路建設(shè)里程也以超常規(guī)的速度增長(zhǎng)。在短短的十幾年內(nèi),中國(guó)高速公路的總長(zhǎng)度己排名世界第二。公路興建和改建是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要環(huán)節(jié),而養(yǎng)護(hù)則是公路事業(yè)發(fā)展的保證。在此形勢(shì)下,銑刨機(jī)作為公路養(yǎng)護(hù)的重要工具,越來(lái)越受到了人們的重視。所以對(duì)銑刨機(jī)銑削混凝土和瀝青混凝土的過(guò)程進(jìn)行研究很有實(shí)際價(jià)值。
　　本文以有限元軟件ABAQUS為平臺(tái),在Abaqus/Explicit模塊下根據(jù)動(dòng)態(tài)五參數(shù)破壞準(zhǔn)則確定瀝青混凝土

2、材料的本構(gòu)方程,建立了銑刨機(jī)二維正交切削瀝青混凝土的有限元模型。利用任意拉格朗日-歐拉法(ALE)和剪切失效準(zhǔn)則,對(duì)不同切削速度下的刀具的受力、溫度、應(yīng)力、應(yīng)變、切削損傷能量的耗散以及切削總熱能進(jìn)行了仿真。切削速度從100mm/s逐漸增大到1000mm/s的過(guò)程中,最大切削力從1673.31N增加到3967.15N;切削溫度從63℃增加到145.2℃;應(yīng)力從18.57MPa減小到17.50MPa;應(yīng)變幾乎沒有變化。切削速度從1000mm

3、/s增大到6000mm/s過(guò)程中,應(yīng)力從17.50MPa增加到18.63MPa;應(yīng)變幾乎沒有變化;最大切削力和切削溫度都急劇增加,刀具的磨損情況迅速加劇,刀具的切削性能迅速下降,因此有必要對(duì)最佳切削速度區(qū)間進(jìn)行研究。
　　根據(jù)混凝土率相關(guān)連續(xù)損傷本構(gòu)模型,建立了銑刨機(jī)銑削水泥混凝土的有限元模型,結(jié)合任意拉格朗日-歐拉描述法(ALE)、Johnson-Cook強(qiáng)化模型、shear failure剪切準(zhǔn)則以及限制沙漏模式的擴(kuò)展單元對(duì)切

4、削過(guò)程進(jìn)行了仿真,對(duì)不同切削深度下的水泥混凝土的切削溫度、應(yīng)力、應(yīng)變分布情況以及切削總熱能進(jìn)行了有效的仿真。隨著切削深度的增大,水泥混凝土路面Mises等效應(yīng)力變化很小,維持在940MPa附近,但距離刀尖越近的地方應(yīng)力越集中;水泥混凝土的應(yīng)變隨切削深度的變化較小,在1.1附近波動(dòng),故銑刨機(jī)銑削水泥混凝土也可以從剪切應(yīng)變失效這方面進(jìn)行研究;切削溫度隨著切削深度的增大而不斷升高,且前角的溫度要高出后角溫度。
　　本文將虛擬的數(shù)值模擬技