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振动压路机--路基耦合动力学响应特性研究
| 论文题名： | 振动压路机--路基耦合动力学响应特性研究 |
| 关键词： | 道路施工;振动压路机;压实作业;动力学响应 |
| 摘要： | 振动压路机作为一种筑路机械，广泛应用于高等级公路、铁路、飞机跑道、堤坝、体育场等大型工程的填方压实工作中。振动压路机的压实过程实际上是压路机钢轮与路基填筑体相互作用的过程，研究钢轮在此相互作用过程中的动态响应，无论是对路基压实质量的控制还是压路机本身的设计，都具有重要的意义。本文分别从模型仿真、试验研究等方面，对振动压路机钢轮在压实作业过程中的动力学响应进行了深入研究。 首先，为了研究振动压路机钢轮在振动压实作业不同阶段的动力学响应，引入状态向量σ来描述钢轮与路基之间的相互作用，引入塑性参数ε来描述路基的弹塑性状态，建立了能够描述钢轮碾压状态的振动压路机-路基耦合动力学模型。基于该模型，采用数值积分的方法，对不同压实遍数钢轮的动态响应进行了分析。结果表明:随着压实作业的进行，振动压路机钢轮会经历“单周期运动-倍周期运动-混沌运动”的动力学演化，在单周期运动时存在与路基持续和周期性失去接触的工况，在倍周期以及混沌运动时出现“跳振”工况。 然后，鉴于在压实后期路基会趋于弹性状态，容易出现“跳振”这种损坏路基的工况，因此需要对弹性路基下钢轮的动态响应规律进行分析。通过将路基的弹塑性模型简化为弹性模型，分析了弹性路基成型过程中钢轮动态响应的影响，并且针对路基阻尼、名义振幅和激振频率等压实参数对钢轮“跳振”的影响进行了研究。结果表明，采用弹性路基模型得到的压实中钢轮的响应特征与采用弹塑性路基模型分析的结果类似，路基阻尼可以延缓钢轮“跳振”工况的发生，另外可以通过减小名义振幅或减小，增加激励频率来抑制压实中出现的“跳振”现象。 最后，通过使用自研振动压路机动响应测量系统，采集压实试验中的钢轮加速度，并对其进行分析，得到钢轮在现场压实过程中的动力学响应特征，与仿真结果进行了对比。结果表明:现场压实中钢轮动力学响应规律与仿真结果基本一致，验证了仿真结果的有效性。 |
| 作者： | 王锋会 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 冯维明;孙述鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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