close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Моделирование процесса уплотнения щебеночно-песчаной смеси методом укатки..pdf

код для вставкиСкачать
Вестник КрасГАУ. 20 13. №6
8.
Патент на изобретение 2440781 РФ МПК7 А 23 N 5/00. Устройство для извлечения семян из кедровых
шишек и их очистки / Е.И. Максимов, В.Н. Невзоров, Н.И. Куриленко [и др.]; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «СибГТУ». – № 2010122113/13; заявл. 31.05.2010; опубл. 27.01.2012, Бюл. № 3.
УДК: 625.056/086:678.842.1
Р.Т. Емельянов, Е.С. Турышева,
С.В. Шилкин, Т.Н. Поляков
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА УПЛОТНЕНИЯ ЩЕБЕНОЧНО-ПЕСЧАНОЙ СМЕСИ МЕТОДОМ УКАТКИ
Разработана модель состояния щебеночно-песчаной смеси. Составлены блок-схемы уравнений динамического равновесия системы в программе MATLAB SIMULINK. Приведены результаты моделирования процесса уплотнения щебеночно-песчаной смеси методом укатки.
Ключевые слова: уплотнение, щебеночно-песчаная смесь, вибрация, динамическая модель, модуль
деформации, дифференциальные уравнения, коэффициент уплотнения, релаксация напряжений.
R.T. Yemelyanov, E.S. Turysheva,
S.V. Shilkin, T.N. Polyakov
MODELING THE PROCESS OF THE CRUSHED-STONE-SAND MIX CONSOLIDATION BY ROLLING METHOD
The condition model of the crushed-stone-sand mix is developed. The equation block schemes of the system
dynamic balance in the MATLAB SIMULINK program are made. The results of consolidation process modeling of
the crushed-stone-sand mix by rolling method are given.
Key words: consolidation, crushed-stone-sand mix, vibration, dynamic model, deformation module, differential equations, consolidation coefficient, tension relaxation.
Введение. Обязательное уплотнение грунта, щебня является не только составной частью технологического процесса устройства земляного полотна, основания и покрытия, но и служит фактически главной
операцией по обеспечению их прочности, устойчивости и долговечности. Степень плотности грунта, которая
должна быть достигнута в результате машинного уплотнения, – это такая плотность, при которой прекращаются дальнейшие осадки земляного полотна от нагрузок и увлажнения. Уплотнение катками – наиболее простой и достаточно производительный способ, стоимость его значительно ниже, чем другими машинами. Ввиду этого он является наиболее распространенным способом уплотнения грунта. К числу его недостатков
надо отнести невозможность в ряде случаев уплотнить грунты слоями большой толщины, а также необходимость в достаточном фронте работ.
Цель работы. Обеспечение равномерного уплотнения грунтов, гравий- но-щебеночных материалов
методом укатки.
В связных грунтах, в которых силы внутреннего трения незначительны, а физико-механические, электрохимические и водно-коллоидные сцепления между мелкими частицами существенно выше и являются
преобладающими, главным действующим фактором служит сила давления или напряжения сжатия и сдвига,
а роль первого фактора становится второстепенной.
Динамическая модель напряженно-деформированного состояния щебеночно-песчаной смеси приведена на рисунке 1 [1, 2].
151
Техника
2
K
1
EM
EK
M
Рис. 1. Реологическая модель процесса уплотнения щебеночно-песчаной смеси:
EM ,ηM – модуль деформации и вязкость смеси (максвелловская); EК ,ηК – модуль деформации и вязкость
смеси (кельвиновская);
– повышение предела текучести смеси;
1 , 2 – напряжения
Элемент жесткого трения
характеризует повышение предела текучести смеси с ростом ее
плотности.
Уплотняющее давление
определяется суммой напряжений в вязких элементах в моделях ФойгтаКельвина и Максвелла
1
2
.
(1)
Напряженное состояние щебеночно-песчаной смеси создается в результате деформирования уплотняющими нагрузками. Поведение реологической модели процесса уплотнения (рис. 1) описывается дифференциальными уравнениями [1]
K
C
M
EM
1
1 d 1
tg dt
d 2
dt
2
1
2
M
C
1
EK
2
1
1
tg
K
d
dt
EK ;
d
;
dt
(2)
.
где EК ,ηК – модуль деформации и вязкость смеси (кельвиновская); EM ,ηM – модуль деформации и вязкость смеси (максвелловская); 1 , 2 – напряжения смеси: С – сопротивление сдвигу смеси; φ – угол внутреннего трения материала; ε – деформация смеси.
Непосредственный анализ системы (2) представляет определенную сложность. В связи с этим решение дифференциальных уравнений можно реализовать при известных параметрах M , K , E M , EK , ,
C на ЭВМ программой MATLAB SIMULINK и построить графические зависимости:
f1 t ;
1
f2 t .
Приведем систему дифференциальных уравнений (2) к виду Коши
d 1
dt
1
2
tq
[
kC
d
k dt
152
Ek
C
1tq
1
E
k
]
1
(3)
Вестник КрасГАУ. 20 13. №6
d 2
dt
Em
m
[
d
m dt
]
2
Модель динамического равновесия системы, набранная в системе «Matlab+ Simulink», приведена на
рисунке 2.
Уравнение 1
Уравнение 2
Рис. 2. Модель динамического равновесия системы
Блок-схемы уравнений динамического равновесия системы приведены на рисунках 3 и 4.
Рис. 3. Блок-схема уравнения (1) динамического равновесия системы
153
Техника
Рис. 4. Блок-схема уравнения (2) динамического равновесия системы
Начальными условиями рассматриваемой системы являются параметры, приведенные в таблице.
Начальные условия рассматриваемой системы
Тип смеси
Ек
ηк
Ем
ηм
σ1
σ2
С
φ
Для покрытий (ГОСТ 25607-94
3789 0,04 7056 1,1 28
42 0,09 45
Для оснований (ГОСТ 25607-94
4267 0,05 8345 1,2 29
46 0,10 43
Из шлаков (ГОСТ 3344-83
4589 0,06 9753 1,3 30
47 0,11 42
Примечание. EК ,ηК – модуль деформации и вязкость смеси (кельвиновская); EM ,ηM – модуль деформации и
вязкость смеси (максвелловская); 1 , 2 – напряжения смеси: С – сопротивление сдвигу смеси; φ – угол
внутреннего трения материала; ε – деформация смеси.
Результаты исследования напряженно-деформированного состояния
приведены на рисунке 5.
щебеночно-песчаной смеси
Рис. 5. Графическая зависимости напряжения щебеночно-песчаной смеси,
без учета остаточной деформации
154
Вестник КрасГАУ. 20 13. №6
Процесс уплотнения щебеночно-песчаной смеси состоит из четырех стадий. В первом периоде происходит его деформирование и равномерное распределение прочности. Во второй период происходит набор прочности смеси. Дальнейшее уплотнение смеси в третьем периоде протекает в равномерном режиме.
При снятии нагрузки происходит релаксация напряжений в четвертом периоде, что определяет необходимость дополнительного уплотнения смеси.
Выводы. Продолжительность периода, зависит от частоты колебаний ТБ, оказывает влияние на скорость деформирования материала и соответствующее ей реактивное сопротивление, а также определяет
время, в течение которого происходит релаксация напряжений. Для повышения качества уплотнения щебеночно-песчаной смеси необходимо дополнительное уплотнение.
Литература
1.
2.
Исследование реологических параметров адаптивного рабочего оборудования дорожного катка / В.Б.
Пермяков [и др.] // Строительнеые и дорожные машины. – 2011. – № 12. – С. 51–53.
Модель системы автоматического управления дорожного катка на основе нечеткой логики / В.И. Иванчура [и др.] // Изв. вузов. Сер. Строительство. – 2011. – № 11. – С. 45–53.
155
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
8
Размер файла
430 Кб
Теги
методов, моделирование, песчаной, процесс, смеси, укатки, щебеночном, pdf, уплотнения
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа