双频合成振动压实方法的试验研究

论文摘要

为了强化压实过程，本文提出多频合成振动压实方法，即任一时刻有多个激振频率及其对应的振幅同时作用于被压实材料，使被压实材料大小不同的颗粒处于共振状态，且颗粒间的摩擦作用减小，为有效压实创造了有利条件，其中，双频合成振动压实是一种简单而有效的压实方法。由频率合成分析可知，双频合成振动的两个简谐分量应与被压实材料固有频率的主要成分相适应，如一个为适合压实表面层的高频低幅分量，如频率取36～65Hz，振幅取0.4～0.8mm；另一个为适合压实中下层的低频高幅分量，如频率取20～30Hz，振幅取0.8～2.0mm。 论文提出“在合理的工作速度下，上中下各层的压实度同时满足要求”的参数优化目标，设计了双频合成振动压实样机，利用正交试验方法对样机的频率及频率比、振幅及振幅比和相位参数等进行了试验，结果是两个频率的相位差及频率比对压实效果的影响最明显；两频率成分的振幅及其振幅比对压实效果的影响较明显；两频率成分的频率值对压实效果的影响不大：激振器的相位对压实效果的影响较小。本次试验的较佳参数组合是：低频频率取24Hz，频率比取1:3，低频振幅取1.0mm，振幅比取2:1，两频率的相位差取0°，激振器初始相位取90°。 在参数优化试验的基础上对样机进行了性能试验。在同等试验条件下，与同等规格的普通单频振动压路机相比，在表层压实度高3.36％，在下层压实度高4.28％，达到相同压实度所需的压实遍数少1／3。说明样机不但具有良好的整体压实效果，而且具有明显的深层压实优势，同时具有较高的生产率。选取黄土和粉土进行了样机的压实适应性试验。试验结果显示样机对所选的几种压实材料都具有良好的压实效果，在振动压实12遍后，黄土的表层压实度为87.04％，下层压实度为76.34％；粉土的表层压实度为90.25％，下层压实度为86.08％。表明双频合成振动压实对被压实材料具有较好的适应性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 压实的基本概念
• 1.1.1 压实的概念
• 1.1.2 压实的意义
• 1.1.3 常用的压实方法
• 1.2 压实设备的发展
• 1.2.1 压实技术与设备发展史
• 1.2.2 振动压实理论
• 1.2.3 国内外研究现状
• 1.2.4 压实技术与设备发展趋势
• 1.3 课题提出的背景及意义
• 1.3.1 课题提出的背景
• 1.3.2 课题研究意义
• 1.4 本文研究内容及方法
• 第二章 多频合成振动压实方法的探讨
• 2.1 土壤的性质及压实机理
• 2.1.1 土壤的分类与组成
• 2.1.2 土的物理性能指标
• 2.1.3 土壤的压实机理与压实特性
• 2.2 影响压实的主要因素
• 2.2.1 被压材料对压实的影响
• 2.2.2 压实设备对压实的影响
• 2.2.3 施工工艺对压实的影响
• 2.3 多频合成振动压实方法
• 2.3.1 频率合成分析
• 2.3.2 多频合成振动压实机理
• 2.4 参数优化与分析
• 2.4.1 参数优化目标
• 2.4.2 参数优化分析
• 第三章 样机设计及试验研究
• 3.1 试验样机设计
• 3.1.1 前期研究成果
• 3.1.2 试验样机设计
• 3.1.3 主参数的设计
• 3.2 试验研究
• 3.2.1 试验目的及内容
• 3.2.2 试验方案
• 第四章 试验结果分析
• 4.1 试验结果评价体系
• 4.2 试验结果分析
• 4.2.1 正交试验结果分析
• 4.2.2 对比试验结果分析
• 4.2.3 材料适应性试验结果分析
• 4.2.4 样机压实性能分析
• 4.2.5 样机生产率的估算
• 第五章 振动压实的动态信号分析
• 5.1 信号的采集与处理
• 5.2 加速度信号的处理与分析
• 5.2.1 加速度信号的处理
• 5.2.2 加速度信号的分析
• 5.3 土压力信号的处理与分析
• 5.3.1 土压力信号的处理
• 5.3.2 土压力信号的分析
• 第六章 动力学模型及其仿真
• 6.1 经典动力学模型综述
• 6.1.1 动力学模型研究的意义
• 6.1.2 经典动力学模型介绍
• 6.2 动力学模型
• 6.2.1 “压路机-土壤”系统的动力学模型
• 6.2.2 动力学方程
• 6.2.3 模型参数的确定
• 6.3 动力学模型的仿真
• 6.3.1 动力学模型的仿真
• 6.3.2 土壤参数的动态识别
• 6.3.3 双频合成振动压实机的动态响应分析
• 6.4 工业产品参数设计
• 6.4.1 工作参数的仿真优化
• 6.4.2 工业产品的参数设计
• 第七章 结论与建议
• 7.1 研究结论
• 7.2 主要创新点
• 7.3 建议及发展前景
• 7.3.1 建议
• 7.3.2 发展前景
• 参考文献
• 攻读博士学位期间的研究成果
• 致谢