智能压实度理论基础.doc

智能压实度理论基础.doc
智能压实控制仪设计依据 理论基础 压实就是增加单位体积内土壤颗粒的数量，减少孔隙率的过程。
振动压路机在作业时，由于振动轮的振动使其对铺层材料作用一个往复冲击力 ，振动轮对铺层每冲击一次，被压实材料中就产生一个冲击波，同时，这个冲 击波在被压实的材料内沿着纵深方向扩散和传播，被压实材料颗粒之间的摩擦 力也由初始的静摩擦状态逐渐进入到动摩擦状态。
可见，进行振动压实时，在 被压材料层中作用有内力和外力。
内力包括料粒间的粘结力、摩擦力和料粒的 重量；外力包括由于振动作用传递给被压材料颗粒的惯性力和上层材料的重力 。
材料受强迫振动后，由于各料粒的质量及所处位置不同，所产生的惯性力也不 同，此时，料粒问的粘结膜发生张紧的现象。
若惯性力不大，不足以克服料粒 间的摩擦力和粘结力，则各颗粒仍处于原始位置；如果惯性力很大，足以破坏 颗粒间的摩擦力和粘结力，在这种情况下，料粒在其自重力和上层物料重力的 作用下相互脱离，发生位移，力图占据最低稳定位置，排除气相和液相，互相 楔紧、挤紧，达到密实。
图1为轮胎驱动振动压路机的2自由度数学模型。
在列出振动方程以前，首先对 模型中有关参数和条件进行假设： (1)在模型中，假设土是具有一定刚度的弹性体。
其刚度为k2，阻尼为c2，且为 线性尼。
(2)振动压路机的上下车的质量简化为具有一定质量的集中质量块。
上车为m1， 瞬时位移为x1；下车为m2，瞬时位移为x2。
(3)振动压路机工作在任何一个瞬时，振动轮都保持与地面紧密接触，Fs为振动 轮对地面作用力。
图1中数学模型的运动方程为： 式中Me偏心块的静偏心力矩，Me=mfr； mf偏心力； r偏心块的偏心矩。
由此，对于多自由度振动系统，其运动方程就可用下面矩阵形式来表述： [M]{X}+[C]{X}+[K]{F}={F}(4) 式中{X}加速度列阵； {