МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ЗЕМЛЕРОЙНЫХ И ЗЕМЛЕРОЙНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН С МЕРЗЛЫМ ГРУНТОМ
https://doi.org/10.26518/2071-7296-2018-2-189-198
Аннотация
Введение. В качестве объекта исследования рассмотрен процесс разработки мерзлых грунтов рабочими органами землеройных и землеройно-транспортных машин. Представлены основные аспекты разработанной математической модели и оригинальной методики исследования процессов пространственного взаимодействия рабочих органов землеройных машин с мерзлым грунтом, позволяющие получить эпюры распределения напряжений по поверхности рабочего органа плоской формы. Обоснован и доказан нелинейный характер распределения напряжений на контактной поверхности рабочего органа при взаимодействии с грунтом.
Материалы и методы. Приведены описание и анализ результатов экспериментальных исследований по количественному определению коэффициентов, входящих в математическую модель, и установления границ ее адекватности. Установлены зависимости для определения экспериментальных коэффициентов аналитически.
Результаты. Проведены исследования и анализ их результатов для установления аппроксимирующей зависимости между величиной силы разработки мерзлого грунта и пятном контакта на алюминиевой пластине. Для каждого значения абсциссы (координаты центра тяжести алюминиевой пластины) количественно определены значения суммарной нормальной силы. Показана хорошая сходимость теоретически полученных зависимостей с результатами эксперимента.
Обсуждение и заключение. Проведенные исследования являются основой для методологии обоснования и определения оптимальных параметров рабочих органов землеройных машин повышенной эффективности путем снижения энергоемкости процесса разработки мерзлого грунта.
Ключевые слова
Об авторах
В. Н. КузнецоваРоссия
доктор технических наук, профессор кафедры «Эксплуатация и сервис транспортно-технологических машин и комплексов в строительстве»,
644080, г. Омск, пр. Мира, 5
И. С. Кузнецов
Россия
студент факультета «Нефтегазовая и строительная техника»,
644080, г. Омск, пр. Мира, 5
Список литературы
1. Вялов С.С. Реология мерзлых грунтов: научное издание. М.: Стройиздат, 2000. 464 с.
2. Baker D. G., Ruschy D. L. Calculated and Measured Air and Soil Freeze-Thaw Frequencies // American Meteorological Sociaty. 1995. V. 34, no. 10. P. 2197-2205.
3. Atkinson J. The Mechanics of Soils and Foundations.CRC Press, 2007. 448 p.
4. Цытович Н.А. Механика мерзлых грунтов: общая и прикладная: учебное пособие. М.: Строительство, 2013. 448 с.
5. Ершов Э.Д. Лабораторные методы исследования мерзлых пород. М.: Изд-во МГУ, 1985. 146 с.
6. Zhu Y. Constitutive Relations of Frozen Soil in Uniaxial Compression // Journal of Glaciology and Geocryology. 1992. №3. P. 216-220.
7. Роман Л.Д. Механика мерзлых грунтов. М.: Наука-Интерпериодика, 2002. 426 с.
8. Li Q. Development of Frozen Soil Model // Advances in Earth Science. 2006. № 12. P. 96 – 103.
9. Sun X. ACT–timely experimental study on meso-scopic structural damage development of frozen soil under triaxial shearing // Rock and Soil Mechanics. 2005. № 8. P. 150 – 163.
10. Баловнев В.И. Моделирование и прогнозирование процессов взаимодействия машин с многофазными средами: взаимодействие рабочих органов строительных, дорожных и коммунальных машин с грунтом и другими материалами. М.: МАДИ, 2000. 61 с.
11. Баловнев В.И., Нгуен З.Ш. Определение сопротивлений при разработке грунтов рыхлителем по интегральному показателю прочности // Строительные и дорожные машины. 2005. № 3. С. 38–40.
12. Ветров Ю.А. Резание грунтов землеройными машинами. М.: Машиностроение, 1971. 357 с.
13. Желукевич Р.Б. Разработка мерзлых грунтов землеройными машинами с дисковым инструментом. – Красноярск: СФУ, 2012. 194 с.
14. Дьяков И.Ф., Ивкин В.С., Жукова Д.В. Некоторые теоретические основы разрушения грунта газоимпульсным рыхлителем // Вестник СГТУ. 2013. Том 2. № 2c (71). С. 242 – 245.
15. Talalay P. G. Subglacial till and bedrock drilling // Cold Regions Science and Technology. 2013 – Vol. 86. P. 142-166.
16. Лещинер В. Б. Совершенствование инструмента для резания мерзлых грунтов. Томск: Изд-во Томского университета, 1991. 210 с.
17. Евдокимов А.Н., Васильев С.И., Жубрин В.Г. Аналитическое определение силы сопротивления внедрению инструмента в мерзлый грунт // Системы. Методы. Технологии. 2011. № 11. С. 115 – 118.
18. Завьялов А.М, Завьялов М.А., Кузнецова В.Н. Взаимодействие дорожных и строительных машин с контактной средой: монография. Омск: КАН, 2011. 370 с.
19. Мартюченко И.Г. Машины и оборудование для разработки и бурения мерзлых грунтов [Электронный ресурс]: учебное пособие. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2009. 101 с.
20. Растегаев И.К. Механика и теплофизика статистического рыхления вечномерзлых грунтов. Красноярск: Изд-во Красноярского ун-та, 1988. 222 с.
21. Волков Д.П. Машины для земляных работ. М.: Машиностроение, 1992. 448 с.
22. Liu X., Liu P. Experimental research on the compressive fracture toughness of wing fracture of frozen soil // Cold Regions Science and Technology. 2011. Vol. 65. P. 421 – 428.
23. Ryabets N., Kirzhner F. Weakening of frozen soils by means of ultra–high frequency energy // Cold Regions Science and Technology. 2003. Vol. 36. P. 115 – 128.
24. Руководство по определению физических, теплофизических и механических характеристик мерзлых грунтов. М.: Стройиздат, 1973.194 с.
25. Васильев С.И. Вероятностные физико-механические характеристики грунтов Восточно-Сибирского региона // Транспортное строительство. 2013. № 3 (19). С. 28–30.
26. Недорезов И.А. Вариации прочности грунтов, разрабатываемых в строительстве // Транспортное строительство. № 8. 2013. С. 29 – 30.
27. Кузнецова В.Н. Развитие научных основ взаимодействия контактной поверхности рабочих органов землеройных машин с мерзлыми грунтами: дис… д-ра техн. наук. Омск, 2009. 259 с.
28. Завьялов А.М., Завьялов М.А., Кузнецова В.Н., Мещеряков В.А. Математическое моделирование рабочих процессов дорожных и строительных машин: имитационные и адаптивные модели: монография – Омск : СибАДИ, 2012. 411 с.
29. Рахматуллин Х.А., Сагомонян А.Я., Алексеев Н.А. Вопросы динамики грунтов. М.: МГУ, 1964. 124 с.
30. Зеленин А.Н., Баловнев В.И., Керов И.П. Машины для земляных работ. М.: Машиностроение, 1975. 420 с. 31. Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. М.: Физматгиз, 1960. 214 с.
Рецензия
Для цитирования:
Кузнецова В.Н., Кузнецов И.С. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ЗЕМЛЕРОЙНЫХ И ЗЕМЛЕРОЙНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН С МЕРЗЛЫМ ГРУНТОМ. Научный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ". 2018;15(2):189-198. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2018-2-189-198
For citation:
Kuznetsova V.N., Kuznetsov I.S. SIMULATION OF THE CONTACT PROCESS INTERACTIONS OF LAND-MOVING AND EARTH-TRANSPORT MACHINES’ WORKING BODIES WITH FROZEN SOIL. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2018;15(2):189-198. (In Russ.) https://doi.org/10.26518/2071-7296-2018-2-189-198