Автоматизация и управление технологическими и транспортными машинами при строительстве на грунтах со слабой несущей способностью

• Автор: Стрельбицкий, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 310 с. : ил

1. АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТРАНСПОРТНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН С ГРУНТОМ СЛАБОЙ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ
1.1. Проблемы взаимодействия транспортных и технологических машин с фунтом слабой несущей способности

1.2. Методология измерения параметров грунта.

1.2.1. Сравнение зависимостей давление деформация фунта

1.2.2. Взаимосвязь между нафузкой и осадкой

1.2.3. Взаимосвязь между напряжением сдвига и перемещением

1.2.4. Влияние скорости взаимодействия на деформацию грунта

1.3. Анализ физических моделей взаимодействия с фунтовыми основаниями

1.3.1. Дискретное представление пофужения по глубине.

1.3.2. Принципы разработки моделей взаимодействия одиночного колеса с деформируемым фунтом

1.3.3. Модели взаимодействия одиночного жесткого колеса с деформируемым фунтом.

1.4. Проблемы моделирования функционирования колесных машин
1.5. Формальные модели взаимодействия гусеничной машины с деформируемым фунтом.
1.6. Автоматизация технологических режимов функционирования транспортных и технологических машин.
Выводы по главе
2. СТАТИСТИЧЕСКИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ДЕФОРМИРУЕМЫМ ОСНОВАНИЕМ
2.1. Разработка рефессионных моделей осадки от сдвига
2.2. Разработка модели влияния скорости на реакцию деформируемого основания
2.3. Разработка эквивалентной кинематической схемы погружения контактной площадки.
2.4. Энергетические модели погружения в условиях произвольной траектории
2.4. Разработка физической модели взаимодействия контактной площадки движителя с грунтом слабой несущей способности.
Выводы по главе 2.
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОЛЕСНОЙ МАШИНЫ С ГРУНТОМ СЛАБОЙ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ
3.1. Анализ и разработка физической и статистической модели взаимодействия одиночного колеса с грунтом слабой несущей способности
3.1.1. Напряженное состояние в грунте при локальном
воздействии
3.1.2. Состояние грунтового основания под движителем
3.2. Разработка метода анализа взаимодействия одиночного колеса
3.3. Влияние параметров грунта и колеса на характеристики процесса взаимодействия.
3.3.1. Влияние угла внутреннего трения
3.3.2. Влияние экспоненты деформации
3.3.3. Влияние модуля сдвига
3.3.4. Влияние скорости колеса на тяговые и кинематические
характеристики.
3.3.5. Влияние буксования колеса на тяговые и энергетические характеристики.
3.4. Методика расчета взаимодействия многоколесных машин с грунтом слабой несущей способности.
3.5. Распределение нагрузки между осями независимых колес
3.6. Основные проблемы поворота транспортных и технологических машин
Выводы по главе 3.
4. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ.
4.1. Формализованная постановка задачи минимизации энергетических потерь и максимизации силы тяги.
4.1.1. Вариационная постановка задачи оптимизации тяговой и энергетической характеристик
4.1.2. Кусочнопостоянная аппроксимация энергетической
функции.
4.1.3. Кусочнолинейная аппроксимация энергетической функции
4.2. Задача оптимизации поверхности контакта с водонасыщенным грунтовым основанием
4.3. Повышение проходимости гусеничных машин по снегу.
Выводы по главе 4.
5. АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ И ТРАНСПОРТНЫМИ МАШИНАМИ В УСЛОВИЯХ
НЕСТАЦИОНАРНОСТИ НА БАЗЕ АНАЛИТИКОИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ
5.1. Формализация имитационной модели динамики перемещения машины
5.1.1. Операции над процессами взаимодействия компонент
обобщенной модели.
5.1.2. Система, объекты и задание процесса
5.1.3. Алгоритмическая модель процесса
5.1.4. Структура и параметризация моделирующих процессов
5.1.5. Схемы описаний функционирования системы
5.1.6. Структура декомпозиционного метода вложенных
процессов.
5.3. Задача определения параметров грунта по характеристикам передвижения машины.
5.2. Оптимизация динамических режимов функционирования транспортных и технологических машин
5.2.1. Принципы построения адаптивного алгоритма управления машиной.
5.2.2. Характеристики процессов функционирования машин
5.2.3. Разработка алгоритма адаптивного управления
5.2.4. Анализ эффективности алгоритма управления
5.2.5. Исследование адаптивного режима функционирования транспортных и технологических машин
5.2.6. Синтез режимов функционирования машины.
Выводы по главе
6. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ ОПТИМИЗАЦИИ
РЕЖИМОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ СТРОИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА.
6.1. Описание структуры программного комплекса.
6.1.1. Принципы построения программного комплекса.
6.1.2. Программная компонента перераспределения нагрузки
6.1.3. Программные компоненты имитационного моделирования
6.2. Эксперименты по оценке напряжений.
6.2.1. Разработка структуры базы экспериментальных данных
6.2.2. Анализ напряженного состояния под колесом
6.2.3. Оценка угла максимального напряжения.
6.2.4. Оценка повторного воздействия многоколесной машины на грунт.
6.3. Практические рекомендации по использованию методики выбора режимов технологических и транспортных машин
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Процесс взаимодействия штампа или движителя с грунтом сопровождается разрушением грунтового основания, изменением геометрии поверхности, локальным уплотнением и разуплотнением. Имеется несколько предложенных критериев оценки разрушения грунтов и других подобных материалов. Одной из широко используемых является зависимость, предложенная МоромКулоном 9. Сцепление материала характеризуется соединением его частиц независимо от нормального давления. Таким образом, теоретически сопротивление сдвигу насыщенной глины и других подобных грунтов не зависит от нормальной нагрузки, тогда как сопротивление сдвигу сухого песка возрастает с се увеличением. Установлено, что для грунтов тангенсальные напряжения существенно зависят от величины смещения на поверхности сдвига. Ниже, после рассмотрения теоретических аспектов взаимодействия, следует изложение процедур статистического анализа, которые позволяют на основе зависимости нагрузкаосадка и сдвиговой зависимости определить соответствующие параметры фунта применительно к задачам анализа взаимодействия. Одним из важнейших факторов в приводимых статистических процедурах является описание параметров, дающих возможность оценки значимости, согласованности по точности и т. Это позволяет исследователю полно и качественно провести анализ всего объема экспериментального материала. Для проведения экспериментов обычно используют прямоугольные или кольцеобразные сдвигающие пластины. Когда применяют прямоугольную пластину, ее помещают на поверхность грунта и прикладывают к ней вертикальную нагрузку. Затем пластину протягивют горизонтально и замеряют тяговое усилие и горизонтальное перемещение пластины. Из результатов измерений можно устаЕЮВить взаимосвязь между напряжением сдвига и перемещением при сдвиге при данном нормальном давлении. Для обеспечения сдвига грунта по грунту в контактной площадке сдвигающие пластины обычно оборудуют грунтозацепами. Испытания на сдвиг выполняются при нормальном давлении и скорости сдвига, соответствующей установленной для работы реальных транспортных средств. Скорость сдвига в пределе 2. Неразрыхленные плотные грунты, такие как уплотненный песок характерны тем, что деформация создается до того, как достигнуто максимальное напряжение сдвига. Д 2А кк ехр А
где к кг коэффициенты е максимальное значение функции. Для других грунтов деформация изменяется в зависимости от напряжения сдвига плавно, и напряжение сдвига не снижается при достижении максимального значения. Модуль к можно рассматривать как деформацию, требуемую для создания максимального напряжения сдвига. Значения описанных выше параметров грунта, полученные на основе экспериментов в различных лабораториях приведены в таблице 1. Таблица 1. Сухой песок 0 1. Супесчаная грунт 0. Супесчаная грунт 0. Мичеган 0. Супесчаная грунт 0. Ханамот 0. Глинистый грунт 0. Тайланд 0. Вязкая глина 0. Слабая глина 0. Снег 1. Хариссон 1. Теория упругого и пластичного равновесия могут представить решения только ограниченного ряда проблем. Наибольшее распространение и широкое применение при моделировании взаимодействия получили пенетрациоиные и сдвиговые испытания грунтовых оснований. Несущую способность грунтового основания определяют с помощью погружения штампа. Этот метод был предложен русскими учеными Колювым и Фуссом. При этом определялись зависимость нагрузкаосадка для грунтов при заданных размерах нагружаемой поверхности штампа. Позже, более полно Беккером были разработаны методы определения с помощью штампов не только зависимости нафузкаосадка но и сдвиговые зависимости. Множество работ 5,7,,,, 3, 7 посвящено проблеме учета скорости воздействия на грунт. В большей мере исследования основываются на экспериментальных данных. Исследования американских авторов 7 для штампа малого размера и сыпучего песчаного основания дали характеристику на рис. Аналогичный вид имеет зависимость сдвиговой реакции тц, которая получена при исследованиях песчаного основания с различными скоростями сдвига. Характер экспериментальных зависимостей подобен реологической кривой рис.