振荡轮与热沥青混合料相互作用动力学过程的研究

论文题目: 振荡轮与热沥青混合料相互作用动力学过程的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 机械设计及理论

作者: 杨东来

导师: 孙祖望

关键词: 振荡压实,动力学过程,响应特性,参数识别,压实技术

文献来源: 长安大学

发表年度: 2005

论文摘要: 压实机械是一种与压实对象的材料特性、压实方法和工艺有着十分密切关系的设备。振荡压路机作为一种全新的路面压实机械,它利用在压实材料中产生快速交变剪应力机理使材料的颗粒重新排列而变得密实。对振荡压实设备的研究也离不开对压实机械性能、压实理论、压实工艺及材料特性的研究。本文建立了振荡轮与热沥青混合料相互作用的动力学模型,对其进行了参数动态识别,并进行了振荡压路机样机的研制及现场试验;测试了振荡轮的幅频特性;对振荡与振动两种压实工艺对压实效果的影响进行了对比试验研究;在现场试验的基础上,对振荡轮动力学模型中的参数进行了优化;建立了振荡轮在压实过程中的能量平衡方程及振荡轮有、无滑转工况下的有效压实功的计算模型及方程。在理论分析、现场试验及数据处理与分析的基础上,论文得出如下主要结论: 1、在薄层沥青路面压实中,振荡压实比振动压实具有更高的碾压效率; 2、压实度与碾压遍数在对数坐标下为一线性关系。振荡压实在一定速度范围内压实度增长速率基本不变,为进一步优化碾压工艺提供了可能,可以在不同的压实遍数下选择不同的碾压速度,以使被压材料能在最短的时间内达到所需的压实度。这对实际施工有一定的指导作用; 3、振荡、振动对桥梁的影响试验表明,振动压实对桥梁的影响大于振荡压实对桥梁的影响;振荡基频对桥梁的影响小于振荡倍频对桥梁的影响;振动基频对桥梁的影响大于振动倍频对桥梁的影响。 4、振荡轮与热沥青相互作用研究中,识别了被压实材料的刚度、阻尼等动态参数。随着压实度的提高,被压实材料的刚度增大,而压实材料的阻尼则减小。 5、动力学模型的计算机仿真结果: (1)随着被压材料刚度的增大,第二共振点的幅值增大。而第一共振的幅值则下降;而且特别是滑板(被压材料)的幅值增长较快; (2)随着被压材料阻尼的增大,共振点的振幅下降,特别是第二共振点的幅值下降较快。 6、分阶段建立了振荡压实过程中有效压实功的计算模型与方程,提出了振荡压实过程优化目标函数与指标。

论文目录:

第一章绪论

1．1 概述

1．1．1 压实的意义及方法

1．1．2 振动压实机理及影响因素

1．1．3 振荡压实机理及特点

1．2 论文研究的目的意义

1．3 论文的主要内容

第二章背景材料

2．1 压实技术与压实机械发展的历史回顾

2．1．1 压实方法与压实技术的发展进程

2．1．2 振动压实技术和振动压路机的发展

2．1．3 液压技术在压实机械上的应用

2．2 二十世纪80至90年代的压实技术进步

2．2．1 沥青路面压实技术与压实技术的发展

2．2．2 振荡压路机与特殊沥青混合料的压实

2．2．3 压实控制技术的发展

2．2．4 压实理论的新进展

2．2．5 压实应用技术的新发展

2．3 压实技术和压实机械的发展趋势

2．3．1 对新的压实技术和压实机械的探索

2．3．2 压实理论和技术研究中计算机技术的应用

2．3．3 压实机械的自动化、智能化、机器人化

2．4 振荡压实理论与技术国内外的研究概况与现状

2．4．1 振荡压实理论与技术国外的研究概况

2．4．2 振荡压实理论与技术国内研究概况

2．5 论文立题的背景与要解决的问题

第三章振荡轮与热沥青混合料相互作用的动力学模型

3．1 数学模型的建立

3．1．1 振荡轮与地面相互作用的特点

3．1．2 振荡轮在进行压实工作时动力学过程的分析

3．1．3 震荡轮与地面之间没有滑转

3．1．4 震荡轮与地面之间存在滑转

3．2 热沥青混合料刚度和阻尼的的动态设别方法

3．3 振荡轮与热沥青混合料滑转摩擦阻尼的影响与等效阻尼的计算方法

3．4 本章小结

第四章振荡轮与热沥青混合料相互作用过程的试验研究

4．1 试验大纲与试验方法

4．1．1 振荡轮质量与转动惯量的测定，减振块刚度与阻尼的测定

4．1．2 原地振荡试验

4．1．3 振动与振荡压实用于薄层路面与桥面压实的对比试验

4．1．4 动力学模型的参数识别试验

4．1．5 振荡压路机参数的优化试验

4．2 现场试验场地、测量系统与测试仪器的布置

4．2．1 振荡轮质量的测定

4．2．2 振动轮转动惯量、原地振荡试验的测定

4．2．3 减振块刚度与阻尼的测定

4．2．4 振荡轮与热沥青混合料相互作用的幅频特性及振动与振荡压实的对比试验

4．2．5 振动压实与振荡压实对桥梁结构物的影响

4．3 试验数据的处理方法及压路机参数测定的结果

4．3．1 振荡轮质量的测定及结果

4．3．2 振荡轮转动惯量的测定及结果

4．3．3 减振块刚度与阻尼的测定及结果

4．4 本章小结

第五章试验研究结果的分析与结论

5．1 振动与振荡在薄层沥青与桥面压实中压实效果的对比

5．1．1 振荡、振动碾压方式对压实度的影响

5．1．2 振荡频率对压实度的影响

5．1．3 碾压速度对压实效果的影响

5．2 振动与振荡在桥面压实中对桥梁结构振动响应的对比

5．3 振荡轮与热沥青混合料相互作用幅频特性的试验结果及其与理论曲线的对比

5．4 原地振荡试验

5．5 热沥青混合料刚度与阻尼动态识别的结果

5．6 试验研究分析结果对进一步优化振荡压实过程的启示

5．7 本章小结

第六章振荡压实过程的优化与智能化压实的研究

6．1 振荡轮与路面没有滑转

6．1．1 振荡压实过程中的能量平衡

6．1．2 有效压实功的计算模型与表达方程

6．1．3 振荡压实过程优化的目标函数与指标

6．2 振荡轮与路面之间存在滑转的工况

6．2．1 振荡压实过程中的能量平稳(当存在滑转时)

6．2．2 在振荡轮滑转的条件下有效压实功的计算模型

6．2．3 以单位时间内压实功最大为目标的优化

6．3 振荡压实智能化的理论基础与要解决的关键技术

6．4 本章小结

第七章论文结论与进一步研究工作的设想

参考文献

附录攻读博士学位期间论文发表情况

攻读博士学位期间科研情况

现场度验、仪器及设备

致谢

发布时间: 2006-03-13

参考文献

[1].基于沥青混合料内部结构参数的路面表面特性研究[D]. 孙培.长安大学2018
[2].沥青混合料的黏弹性能表征及J-MRP预测模型研究[D]. 王志臣.长安大学2018
[3].沥青VOC分析技术及抑制方法研究[D]. 崔培强.武汉理工大学2015
[4].沥青混合料黏弹性表征及细观力学预测[D]. 孙依人.大连理工大学2017
[5].季冻区吉草高速公路工程地质环境与沥青混合料适用性研究[D]. 田鹏.吉林大学2018
[6].沥青混合料表面构造图像评价方法及抗滑降噪性能预测研究[D]. 陈德.长安大学2015
[7].基于离散元的沥青混合料空间结构形成过程研究[D]. 刘卫东.东南大学2016
[8].温拌沥青混合料施工关键技术研究[D]. 刘建勋.长安大学2010
[9].沥青混合料施工温度控制研究[D]. 吕得保.吉林大学2011
[10].沥青混合料粘弹性疲劳损伤模型研究[D]. 关宏信.中南大学2005

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