Исследование напряженно-деформированного состояния почвогрунта под гусеничной лесной машиной

Автор: Константинов Валерий Федорович, Борисов Вячеслав Алексеевич, Курляндский Александр Сергеевич

Журнал: Resources and Technology @rt-petrsu

Статья в выпуске: 4 т.16, 2019 года.

Бесплатный доступ

Данное исследование посвящено определению характера поля напряжений и деформаций в почвогрунте под гусеницами лесной машины, чтобы учитывать данные воздействия на растительность в зоне лесозаготовительных и транспортных операций, так как учитывая многообразие структуры и вязко-упруго-пластические свойства почвогрунта возможно представить только качественную картину. Рассматриваемая задача принадлежит к классу задач плоской деформации. Это обусловлено структурой области и граничными условиями. Все плоскости, перпендикулярные оси у, являются в данной задаче равноправными. Поэтому все искомые функции не зависят от координаты у, и, следовательно, достаточно рассмотреть только одну из таких плоскостей, например, плоскость xOz. Компонента ν вектора смещения вдоль оси у тождественно равен нуля, однако нормальное напряжение σy отлично от нуля. В статье приводятся формулы для приближенного определения напряжений в грунтовом массиве от полосовой нагрузки. В результате проведенного исследования было выявлено, что с удалением от центра загруженной поверхности и с увеличением глубины вертикальные давления уменьшаются. Горизонтальными сечениями изобар можно проследить закономерности изменения давлений по ширине грунтового массива. А общая закономерность сводится, что при увеличении глубины воздействия, интенсивность давлений уменьшается, а зона их действия по ширине увеличивается. Также было получено поле напряжений в зоне воздействия лесной машины на почвогрунт пригодное для построения математической модели.

Еще

Лесной почвогрунт, глубина колеи, тягово-сцепные свойства, комплексный параметр проходимости

Короткий адрес: https://sciup.org/147225680

IDR: 147225680   |   УДК: 630.3   |   DOI: 10.15393/j2.art.2019.4983

Investigation of stress-strain state of soil under a tracked forest machine

The article considers the urgent problem of increasing the cross-country ability of forestry machines by taking soil mechanics into account. The characteristics of soil conditions, as well as the dependence of the soil impact of a tracked forestry machine on the depth and slope of the terrain in the forested areas of the Russian Federation are presented. This study is focused on determining the nature of the stress and strain field in the soil under the forest machine tracks to take into account the data on the impact of vegetation in the area of logging and transport operations since the diversity of the soil structure and its visco-elastic-plastic properties provides only a qualitative explanation of the situation. The problem under consideration belongs to the class of plane deformation problems. The article provides formulas for the approximate determination of stresses in a soil mass from a band load. It was found that with the increasing distance from the center of the loaded surface and with the increasing depth, the vertical pressures decrease. By horizontal sections of isobars, one can trace the patterns of pressure changes across the width of the soil mass. And the general pattern is that when the depth of the impact increases, the pressure intensity decreases, and the zone of their action increases in width. A stress field was also obtained in the zone of the forest machine impact on the soil suitable for constructing a mathematical model.The problem under consideration belongs to the class of plane deformation problems. This is due to the structure of the region and the boundary conditions. All planes perpendicular to the y axis are equal in this problem. Therefore, all the sought-for functions are independent of the y coordinate, and therefore it suffices to consider only one of such planes, for example, the xOz plane. The component ν of the displacement vector along the y axis is identically equal to zero, however, the normal stress σy is nonzero. The article provides formulas for the approximate determination of stresses in a soil mass from a band load. As a result of the study, it was found that with increasing distance from the center of the loaded surface and with increasing depth, the vertical pressures decrease. By horizontal sections of isobars, one can trace the patterns of pressure changes across the width of the soil mass. And the general pattern is that when the depth of the impact increases, the pressure intensity decreases, and the zone of their action increases in width. A stress field was also obtained in the zone of the forest machine impact on the soil suitable for constructing a mathematical model.

Еще

Список литературы Исследование напряженно-деформированного состояния почвогрунта под гусеничной лесной машиной

  • Александров А. В., Потапов В. Д. Основы теории упругости и пластичности. М.: Высш. шк., 1990. 400 с.
  • Самуль В. И. Основы теории упругости и пластичности. М.: Высш. шк., 1982. 264 с.
  • Безухов Н. И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. М.: Высш. шк., 1968. 512 с.
  • Киселев В. А. Плоская задача теории упругости. М.: Высш. шк., 1976. 151 с.
  • Вонг Дж. Теория наземных транспортных средств: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1982. 284 с.
  • Агейкин Я. С. Вездеходные колёсные и комбинированные движители. М.: Машиностро-ение, 1981. 232 с.
  • Цытович Н. А. Механика грунтов: Учебное пособие. М.: Высш. шк., 1963. 636 с.
  • Цытович Н. А., Тер-Мартиросян З. Г. Основы прикладной геомеханики в строительстве: Учебное пособие. М.: Высш. шк., 1981. 317 с.
  • Борисов В. А., Акинин Д. В., Кирей В. В. Распределение нормальных реакций по длине опорной поверхности гусеничных движителей лесозаготовительных машин с полужёсткой подвеской // Лесной вестник. Forestry Bulletin. 2017. Т. 21, № 6. С. 31-37.
  • Акинин Д. В., Борисов В. А., Казначеева Н. И., Жиганов Н. Н., Авшарян Т. М. Анализ сцепления шин и гусениц лесозаготовительных машин с поверхностью качения // Наука сегодня: задачи и пути их решения: Материалы междунар. научно-практич. конф. 25 мая 2016 г. Вологда: Маркер, 2016. С. 11-13.
  • Акинин Д. В., Казначеева Н. И., Борисов В. А. Лесные машины и почвенная часть лесной экосистемы // Наука третьего тысячелетия: Сб. ст. Междунар. научно-практич. конф. Самара, 2015. С. 23-31.
  • Борисов В. А., Акинин Д. В., Казначеева Н. И. Анализ характеристик динамических воздействий на лесные машины при погрузочных и других технологических операциях // Проблемы и перспективы технических наук: Сб. ст. Междунар. научно-практич. конф. Уфа, 2015. С. 28-34.
  • Акинин Д. В., Казначеева Н. И., Борисов В. А. Способы снижения динамических нагрузок, действующих на гусеничную лесозаготовительную машину // Проблемы и перспективы технических наук: Сб. ст. Междунар. научно-практич. конф. Уфа, 2015. С. 3-12.
  • Акинин Д. В., Борисов В. А., Казначеева Н. И. Глубина колеи и число опорных катков гусеничной лесозаготовительной машины // Наука сегодня: проблемы и перспективы развития: Сб. науч. тр. по материалам междунар. научно-практич. конф.: в 3 ч. / Научный центр "Диспут". Вологда: Маркер, 2015. С. 5-8.
  • Акинин Д. В., Казначеева Н. И., Борисов В. А. Анализ взаимодействия лесных машин с почвенной экосистемой // Сборники конференций НИЦ "Социосфера". 2015. № 48. С. 66-70.
  • Борисов В. А., Казначеева Н. И., Акинин Д. В. Глубина колеи и потеря подвижности в результате буксования гусеничной лесозаготовительной машины // Национальная Ассоциация Учёных. 2015. № 10-1 (16). С. 11-14.
  • Хахина А. М., Григорьев И. В. Анализ зарубежных математических моделей взаимодействия движителей лесных машин с поверхностью движения // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2017. Т. 5, № 10 (36). С. 548-551.
Еще