本文關(guān)鍵詞：基于離散元法的瀝青混凝土三維建模與銑刨刀具切削過程數(shù)值模擬

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【摘要】：隨著國家公路建設(shè)的重點(diǎn)向路面改建和養(yǎng)護(hù)轉(zhuǎn)移,銑刨機(jī)作為重要的瀝青混凝土路面養(yǎng)護(hù)機(jī)械的需求量不斷增長,國內(nèi)自主研發(fā)高性能銑刨機(jī)已刻不容緩。數(shù)值模擬可以直觀量化表達(dá)銑刨作業(yè)中銑刨刀具的受力情況已經(jīng)成為研究銑刨機(jī)整體性能的重要手段,模擬關(guān)鍵在于具有復(fù)雜力學(xué)特性的瀝青混凝土路面模型的建立。本文采用三維離散元法建立符合宏觀力學(xué)性能的路面模型,建立銑刨作業(yè)模型仿真量化銑刨作業(yè)過程的銑刨阻力。推導(dǎo)衡量作業(yè)過程中耗能和效率的標(biāo)準(zhǔn),定量分析工作參數(shù)變化對(duì)耗能和效率的影響。推導(dǎo)振動(dòng)銑刨作業(yè)的臨界條件,仿真獲得較優(yōu)的激振方式和振動(dòng)參數(shù)。本文的主要研究工作如下:(1)推導(dǎo)銑刨鼓工作的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和力學(xué)模型,提取量化分析所需工作參數(shù)。推導(dǎo)振動(dòng)銑刨中銑刨鼓整體受力情況,從力學(xué)角度定性驗(yàn)證附加振動(dòng)能有效減小銑刨阻力。對(duì)比有限元法和離散元法的優(yōu)劣,選取離散元法研究瀝青混凝土路面的銑刨特性。(2)采用單軸壓縮和劈裂抗拉試驗(yàn)測定瀝青混凝土路面的抗壓模量和抗拉模量,獲得校核微觀接觸連接參數(shù)的宏觀標(biāo)準(zhǔn)。在PFC3D中編寫算法生成具有不規(guī)則形狀粗集料,依照級(jí)配建模具有粗集料和瀝青砂膠兩種顆粒的離散元試件。設(shè)定接觸連接方式及微觀參數(shù)并依照宏觀標(biāo)準(zhǔn)校核,獲得和路面力學(xué)性能相符的離散元模型。(3)采用Proe對(duì)銑刨刀具進(jìn)行建模,配合提取的工作參數(shù)和離散元路面模型在PFC3D中建立三維銑刨刀具切削模型。使用推導(dǎo)的比能耗系數(shù)?、瀝青混凝土去除率Q作為耗能和效率的指標(biāo),使用仿真量化的X向銑刨阻力xF作為磨損指標(biāo);計(jì)算并探討工作參數(shù)變化對(duì)銑刨作業(yè)過程的影響。(4)建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型推導(dǎo)振動(dòng)銑刨的臨界條件表達(dá)式,在建立的三維離散元銑刨作業(yè)模型上附加振動(dòng)。以仿真量化的X向銑刨阻力xF作為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行虛擬對(duì)比實(shí)驗(yàn),研究附加不同振動(dòng)方式對(duì)作業(yè)過程受力的改進(jìn)情況。獲得了較優(yōu)的激振方式,優(yōu)化了振幅和振頻的組合。
【關(guān)鍵詞】：銑刨機(jī) 瀝青混凝土路面 離散元法 PFC3D 比能耗系數(shù) 振動(dòng)銑刨
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U418.32
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 銑刨機(jī)研究現(xiàn)狀11
• 1.3 銑刨機(jī)作業(yè)建模研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 振動(dòng)切削和振動(dòng)銑刨作業(yè)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.5 瀝青混凝土路面的數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀13-15
• 1.5.1 瀝青混凝土路面的有限元法研究現(xiàn)狀13-14
• 1.5.2 瀝青混凝土路面的離散元法研究現(xiàn)狀14-15
• 1.6 研究意義和研究內(nèi)容15-16
• 1.6.1 研究意義15
• 1.6.2 研究內(nèi)容15-16
• 第2章 銑刨機(jī)作業(yè)分析及離散元法簡介16-29
• 2.1 引言16
• 2.2 銑刨鼓作業(yè)運(yùn)動(dòng)與受力分析16-21
• 2.2.1 銑刨鼓和快換刀具系統(tǒng)16-17
• 2.2.2 銑刨刀具運(yùn)動(dòng)分析17-20
• 2.2.3 銑刨刀具受力分析20-21
• 2.3 振動(dòng)銑刨力學(xué)模型21-23
• 2.4 離散元法理論簡介23-28
• 2.4.1 物理方程：力-位移之間的關(guān)系23-24
• 2.4.2 平衡方程24-25
• 2.4.3 時(shí)步算法及計(jì)算流程25-26
• 2.4.4 接觸的本構(gòu)模型26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 瀝青混凝土路面宏觀參數(shù)測定及離散元建模29-51
• 3.1 引言29
• 3.2 瀝青混凝土路面力學(xué)性能測試29-35
• 3.2.1 力學(xué)性能測試標(biāo)準(zhǔn)29-30
• 3.2.2 單軸壓縮試驗(yàn)30-32
• 3.2.3 劈裂抗拉試驗(yàn)32-35
• 3.3 建立具有多面體形狀粗集料的瀝青混凝土離散元試件35-40
• 3.3.1 不規(guī)則多面體粗集料隨機(jī)生成算法36-38
• 3.3.2 單軸壓縮離散元試件建模38-39
• 3.3.3 劈裂抗拉離散元試件建模39-40
• 3.4 瀝青混凝土離散元試件中接觸連接模型的微觀參數(shù)確定40-47
• 3.4.1 瀝青混凝土中存在的接觸連接類型的確定40-41
• 3.4.2 微觀參數(shù)和宏觀參數(shù)之間的聯(lián)系41-42
• 3.4.3 Burger’s接觸模型微觀參數(shù)42-43
• 3.4.4 接觸點(diǎn)連接模型微觀參數(shù)43-44
• 3.4.5 平行連接模型微觀參數(shù)44-46
• 3.4.6 賦值接觸連接模型參數(shù)46-47
• 3.5 瀝青混凝土離散元試件中接觸連接模型的微觀參數(shù)校核47-49
• 3.5.1 單軸壓縮虛擬試驗(yàn)47-48
• 3.5.2 劈裂抗拉虛擬試驗(yàn)48-49
• 3.6 數(shù)據(jù)整理49-50
• 3.7 本章小結(jié)50-51
• 第4章 銑刨機(jī)銑刨作業(yè)過程離散元模擬及數(shù)值計(jì)算分析討論51-74
• 4.1 引言51
• 4.2 銑刨機(jī)銑刨作業(yè)過程離散元分析51-57
• 4.2.1 銑刨刀具的幾何模型參數(shù)52-53
• 4.2.2 銑刨機(jī)銑刨作業(yè)的幾何模型53
• 4.2.3 瀝青混凝土路面的幾何模型53
• 4.2.4 銑刨作業(yè)的邊界條件處理53-55
• 4.2.5 材料參數(shù)設(shè)定55
• 4.2.6 相互作用定義55-56
• 4.2.7 離散元仿真分析后處理56-57
• 4.3 數(shù)據(jù)處理及數(shù)值計(jì)算57-70
• 4.3.1 銑刨摩擦阻力和平均阻力矩的計(jì)算57-59
• 4.3.2 不同工作參數(shù)下銑刨摩擦阻力和平均阻力矩的計(jì)算59-65
• 4.3.3 瀝青混凝土去除率和比能耗系數(shù)計(jì)算65-67
• 4.3.4 不同工作參數(shù)下瀝青混凝土去除率和比能耗系數(shù)的計(jì)算67-70
• 4.4 計(jì)算結(jié)果分析和討論70-73
• 4.5 本章小結(jié)73-74
• 第5章 振動(dòng)銑刨數(shù)值模擬74-80
• 5.1 引言74
• 5.2 振動(dòng)銑刨臨界振動(dòng)條件的推導(dǎo)74-76
• 5.3 選取激振方式76-78
• 5.4 優(yōu)化振幅和振頻78-79
• 5.5 本章小結(jié)79-80
• 第6章 總結(jié)與展望80-82
• 6.1 總結(jié)80
• 6.2 展望80-82
• 參考文獻(xiàn)82-85
• 致謝85-86
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果86

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3 甘建兵;維特根銑刨機(jī)及其發(fā)展[J];筑路機(jī)械與施工機(jī)械化;2004年01期

4 周劍新;一睹銑刨機(jī)風(fēng)采[J];今日工程機(jī)械;2004年01期

5 丁丁;國外銑刨機(jī)的發(fā)展歷程和技術(shù)特點(diǎn)[J];交通世界;2004年10期

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7 孫雪飛;路面銑刨機(jī)的性能分析及選型[J];黑龍江交通科技;2005年11期

8 焦生杰,張平,王欣;淺談智能化冷銑刨機(jī)控制技術(shù)[J];筑路機(jī)械與施工機(jī)械化;2005年03期

9 張學(xué)波;劉巖;;銑刨機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算軟件的開發(fā)[J];交通世界;2006年11期

10 劉民良;張曉舟;;淺議進(jìn)口銑刨機(jī)的技術(shù)保養(yǎng)措施[J];民營科技;2007年07期

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1 馬敬東;胡東升;黃陸川;;銑刨機(jī)在路面維修工程中的應(yīng)用[A];施工機(jī)械化新技術(shù)交流會(huì)論文集（第八輯）[C];2007年

2 炎慶全;;淺談瀝青路面銑刨攤鋪施工[A];2014年4月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2014年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張甬;國外銑刨機(jī)的發(fā)展及現(xiàn)狀[N];中國交通報(bào);2004年

2 張輝;為銑刨機(jī)“延年益壽”[N];中國交通報(bào);2011年

3 谷岳林;銑刨機(jī)市場前景好 國產(chǎn)品牌質(zhì)量要提高[N];中國建設(shè)報(bào);2007年

4 潘春華;華晨華通瀝青路面銑刨機(jī)市場走俏[N];中國工業(yè)報(bào);2005年

5 陳彥;銑刨機(jī)修復(fù)洪災(zāi)受損公路效率高[N];中國交通報(bào);2011年

6 劉雪梅;陜建機(jī)股份銑刨機(jī)一鳴驚人[N];中國機(jī)電日?qǐng)?bào);2002年

7 陸雪華 張益民;海鹽改良銑刨機(jī)節(jié)約成本效率高[N];中國交通報(bào);2010年

8 本報(bào)實(shí)習(xí)生 謝書韻;國產(chǎn)設(shè)備鋪就閱兵大道[N];中國質(zhì)量報(bào);2009年

9 柳萌;徐工研制成功銑刨輪自動(dòng)焊接專機(jī)[N];中華建筑報(bào);2002年

10 謝函 謝衛(wèi)國;安吉夏季保養(yǎng)機(jī)械有“法”可循[N];中國交通報(bào);2010年

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1 崔元福;2m路面銑刨機(jī)總體方案的設(shè)計(jì)研究[D];吉林大學(xué);2009年

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5 李海燕;XM120F銑刨機(jī)結(jié)構(gòu)及液壓系統(tǒng)研究[D];長安大學(xué);2015年

6 周鑫;路面冷銑刨機(jī)電控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D];長安大學(xué);2015年

7 高循義;銑刨機(jī)液控離合器設(shè)計(jì)與研究[D];長安大學(xué);2016年

8 關(guān)汗青;基于離散元法的瀝青混凝土三維建模與銑刨刀具切削過程數(shù)值模擬[D];湘潭大學(xué);2016年

9 段明濤;路面銑刨機(jī)銑刨輪的設(shè)計(jì)研究[D];湖南科技大學(xué);2007年

10 張亞玲;2m銑刨機(jī)行走液壓控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D];長安大學(xué);2008年

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