Моделирование взаимодействия виброплиты с поверхностью грунта

Бесплатный доступ

В работе представлена трёхмассная реологическая модель системы «грунт - основание виброплиты - рама виброплиты». Реологическая модель позволяет воспроизводить различные режимы взаимодействия основания виброплиты с грунтом: без отрыва от грунта и с различными видами отрыва от грунта. Верификация модели осуществлялась сравнением экспериментальных значений размаха вертикальных колебаний основания и рамы виброплиты Zitrek CNP 20 с рассчитанными значениями. В диапазоне изменения значений динамического модуля деформации грунта 13…30 МПа, расчетные значения размаха вертикальных колебаний основания и рамы виброплиты Zitrek CNP 20 в целом удовлетворительно коррелируют с экспериментальными данными. По реологической модели был проведен вычислительный эксперимент. В качестве независимых параметров вычислительного эксперимента были использованы: масса виброплиты (50; 150; 250; 350; 450; 550; 650; 750 кг), коэффициент упругого сопротивления грунта (30; 60; 90; 120 МН/м) и коэффициент вязкого сопротивления грунта (100; 200; 300 кН·с/м). Общее количество сочетаний параметров равнялось 96. На основании обработки результатов вычислительного эксперимента получены регрессионные зависимости для расчета максимального значения силы реакции грунта, времени нагружения грунта (увеличения значений силы реакции грунта) t1 и времени разгрузки грунта (уменьшения значений силы реакции грунта) t2 . Результаты моделирования показывают, что в пределах одного цикла воздействия время нагружения грунта t1 меньше времени разгрузки грунта t2 . На соотношение t1 / t2 оказывает влияние масса виброплиты, а также значения коэффициентов упругого и вязкого сопротивления грунта. Данная особенность ( t1 / t2 function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }

Еще

Грунт, уплотнение, вибрация, виброплита, плита вибрационная, моделирование математическое, модель реологическая, сила реакции грунта, время нагружения грунта, время разгрузки грунта, жесткость грунта, вязкость грунта

Короткий адрес: https://sciup.org/146282589

IDR: 146282589   |   DOI: 10.15593/perm.mech/2022.4.04

Список литературы Моделирование взаимодействия виброплиты с поверхностью грунта

  • Тюремнов И.С., Новичихин А.А., Филатов И.С. Обзор рекомендаций производителей по использованию вибрацион-нык плит для уплотнения грунта // Механизация строительства. - 2014. - № 12 (846). - С. 28-32.
  • Тюремнов И.С. Обоснование подходов для разработки методики прогнозирования технологических возможностей мобильных грунтоуплотняющих машин виброударного действия [Электронный ресурс] // Интерстроймех-2021: сборник докладов XXV Международной научно-технической конференции (г. Москва, 5-7 октября 2021 г.) / редакционная коллегия: Б.Г. Ким, Е.М. Кудрявцев, Р.Р. Шарапов; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, институт инженерно-экологического строительства и механизации. - Электрон. дан. и прогр. (5,5 Мб). - М.: Издательство МИСИ - МГСУ, 2021. - С. 94-102. - URL: https://mgsu.ru/resources/ izdatelskaya-deyatelnost/izdaniya/izdaniya-otkr-dostupa/46043/ (дата обращения: 10.10.2022).
  • Русаков И.Г., Харкевич А.А. Вынужденные колебания системы, ударяющейся об ограничитель // Журнал технической физики. - 1942. - Т. XII, вып. 11-12. - С. 715-721.
  • Баркан Д.Д., Шехтер О.Я. Теория поверхностного уплотнения грунтов // Применение вибрации в строительстве. -М., 1962. - С. 5-26.
  • Попов Г.Н. Выбор параметров прицепных вибрационных катков для уплотнения грунтовых оснований // Тр. ЛПИ. - 1972. - Вып. 327. - С. 114-119.
  • Дудин В.М., Попова Н.Н. Анализ расчетной схемы вибратора на упруго-вязком ограничителе // Строительные и дорожные машины: сб. научных трудов Ярославского политехнического института. - Ярославль, 1975. - С. 11-14.
  • Nonlinear dynamics of the rigid drum for vibratory roller on elastic subgrades / L. Liu, F. Wang, S. Sun, W. Feng, C. Guo // Shock and Vibration. - 2021. DOI: 10.1155/2021/9589230
  • Закирзаков Г.Г., Капустин М.И. Экспериментально-теоретическое определение параметров двухмассной колебательной системы // Рабочие процессы и динамика машин для разработки, уплотнения грунтов и вибрационного формования изделий. - Ярославль, 1986. - С. 81-86.
  • Тарасов В.Н., Бояркина И.В., Серебренников В.С. Влияние массы вертикального пригруза на амплитуду колебаний вибровальца и виброзащиту рамы дорожного катка // Строительные и дорожные машины. - 2019. - № 9. - С. 30-36.
  • Siminiati D., Hren D. Simulation on vibratory roller-soil interaction // Advanced engineering. - 2008. - № 2.
  • Anderegg R., von Felten and Kaufmann K. Compaction Monitoring Using Intelligent Soil Compactors // Presentation and Proceedings ASCE Geo Congress 2006. - Atlanta, February 2006. - Р. 6.
  • Бурый Г.Г. Методика обоснования режимных параметров вибрационных катков с учётом массы уплотняемого грунта в зоне активного действия вибрации // Современные научные исследования: актуальные проблемы и тенденции: сборник трудов международной научно-практической конференции. - Омск, 2014. - С. 47-55.
  • Briaud Jean-Louis, Jeongbok Seo. Intelligent compaction: overview and research needs. - Texas A&M University, December, 2003. - Р. 84.
  • Hashimoto T., Fujino K., Tateyama K. Suggestion of the ground stiffness estimative method with the running speed of a plate compactor // ISARC 2016 - 33rd International Symposium on Automation and Robotics in Construction. - 2016. - С. 421-427. DOI: 10.22260/isarc2016/0051
  • Van Susante Paul J., Mooney Michael A. Capturing Nonlinear Vibratory Roller Compactor Behavior through Lumped Parameter Modeling // Journal of engineering mechanics ASCE. -2008. - Р. 684-693.
  • Shiping Li, Chunhua Hu Study on Dynamic Model of Vibratory Roller // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. - 2018. - Vol. 113. - Р. 012187. DOI:: 10.1088/17551315/113/1/012187
  • Research on the correlation between vibration acceleration of roller and compaction degree of subgrade soil / Y.-W. Cao, N.-X. Liang, M. Qin, Z.-F. Lu // ICCTP 2010: Integrated Transportation Systems: Green, Intelligent, Reliable - Proceedings of the 10th International Conference of Chinese Transportation Professionals. - 2010. - Vol. 382. - Р. 2974-2982. DOI: 10.1061/41127(382)316
  • Шишкин Е.А., Смоляков А.А. Обоснование способа регулирования контактного усилия вибрационного вальца с уплотняемым материалом // Системы. Методы. Технологии. - 2022. - № 1 (53). - С. 36-42. DOI: 10.18324/20775415-2022-1-36-42.
  • Nonlinear dynamics of the rigid drum for vibratory roller on elastic subgrades / L. Liu, F. Wang, S. Sun, W. Feng, C. Guo // Shock and Vibration. - 2021. DOI: 10.1155/2021/9589230
  • Pietzsch D., Poppy W. Simulation of soil compaction with vibratory rollers // Journal of Terramechanics. - 1992. -Vol. 29 (6). - Р. 585-597. DOI: 10.1016/0022-4898(92)90038-L
  • Shen P. Dynamic characteristics of the intelligent compactor model with adjustable vibration modes // Paper presented at the Proceedings of the 2nd International Conference on Transportation Engineering, ICTE. - 2009. - 2322-2327. DOI: 10.1061/41039(345)384
  • Михеев В.В., Савельев С.В. Математическая модель уплотнения упруговязкопластичной грунтовой среды при взаимодействии с рабочим органом дорожной машины в рамках модифицированного подхода сосредоточенных параметров // Вестник Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета. - 2017. - № 2 (54). - С. 28-36.
  • Vibration analysis and modeling of an off-road vibratory roller equipped with three different cab's isolation mounts / V. Nguyen, J. Zhang, V. Le, R. Jiao // Shock and Vibration. - 2018. DOI: 10.1155/2018/8527574
  • Савельев С.В., Шушубаева М.К. Использование инновационного подхода к моделированию взаимодействия рабочих органов уплотняющих машин с грунтами земляного полотна при строительстве транспортных объектов // Образование. Транспорт. Инновации. Строительство. Сборник материалов IV Национальной научно-практической конференции. - Омск, 2021. - С. 51-56.
  • Dobrescu C. The dynamic response of the vibrating compactor roller, depending on the viscoelastic properties of the soil // Applied System Innovation. - 2020. - Vol. 3 (2). - Р. 1-10. DOI: 10.3390/asi3020025
  • Dobrescu C. Comparative Analysis of the Voigt-Kelvin and Maxwell Models in the Compaction by Vibration Process // Paper presented at the Springer Proceedings in Physics. - 2021. -Vol. 251. - Р. 359-366. DOI: 10.1007/978-3-030-54136-1_36
  • Tyuremnov I.S., Morev A.S., & Furmanov D.V. On the justification of the value of the apparent mass of soil in rheological modeling of the process of soil compaction by a vibrating roller. Paper presented at the Journal of Physics: Conference Series. - 2019. - Vol. 1260 (11). DOI: 10.1088/1742-6596/1260/11/112033
  • Экспериментальные исследования уплотнения грунта виброплитой / С.С. Ефимов, И.С. Тюремнов, Д.А. Шорохов, А.С. Краюшкин // Энергоресурсосберегающие технологии и оборудование в дорожной и строительной отраслях: материалы международной научно-практической конференции, Белгород, 23-25 сентября 2021 года. - Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2021. - С. 112-116.
  • Поздеев Л.В., Целищев Г.П., Цехместрюк Г.С. Экспериментальное определение и расчёт зависимости параметров резинометаллических амортизаторов от деформации // Известия Томского политехнического университета. - 2010. -Т. 317, № 2. - С. 54-58.
  • Тюремнов И.С., Новичихин А.А. Статистический анализ технических характеристик вибрационных плит // Механизация строительства. - 2014. - № 11. - С. 32-35.
  • Adam D., Kopf F. Operational Devices for Compaction Optimization and Quality Control (Continuous Compaction Control & Light Falling Weight Device) // Proceedings of the International Seminar on Geotechnics in Pavement and Railway Design and Construction, Athens, Greece, 2004. - P. 97natio.
  • Хархута Н.Я., Васильев Ю.М. Прочность, устойчивость и уплотнение грунтов земляного полотна автомобильных дорог. - М.: Транспорт, 1975. - 288 с.
  • Tyuremnov I.S., Furmanov, D.V. Experimental studies of stresses in soil affected by a vibratory roller // Paper presented at the Journal of Physics: Conference Series. - 2020. - Vol. 1546 (1). DOI: 10.1088/1742-6596/1546/1/012144
  • Экспериментальное исследование напряженного состояния поверхности грунта при уплотнении двухмассным штампом / И.С. Тюремнов, С.В. Разумов, С.В. Макаров, А.А. Морозов // Вестник Ярославского государственного технического университета. - Ярославль, 2000. - Вып. 3. - С. 99-103.
Еще
Статья научная