振动轮两侧加速度差异及连续压实指标优化研究

连续压实控制技术主要通过振动轮单侧振动响应描述土体压实状态,已在工程中得到广泛应用。然而,研究发现压实过程中存在振动轮两侧加速度响应不一致的现象,这可能导致现有测试方法在相同位置出现不同的刚度测试结果,因此研究振动轮两侧振动差异性对提高连续压实测试精度具有重要意义。结合现场试验,采集压路机振动轮两侧的加速度信号,重点分析了不同压实遍数、振动频率下两侧加速度峰值、倍频幅值的变化与分布规律;以双侧响应为基础提出平均指标,通过相关性分析对指标适用性进行验证。研究结果表明:随着压实遍数的增加,两侧加速度峰值差异逐渐减小,经4遍压实后差异由24.4%降至13.3%;振动轮结构偏心会造成振动轮两侧加速度频谱中基频幅值差异的产生,被压土体两侧刚度不均会造成2倍频、3倍频幅值差异的产生;双侧平均指标μAICV与动态变形模量的相关性为0.75,表明双侧平均指标μAICV可用于路基压实质量控制,相比单侧连续压实控制指标,可有效提高现场质量控制精度。

振动压实中后期振动轮与压实路面的接触非线性动力学研究

在考虑随振土体质量的基础上,建立三自由度振动压路机-土耦合动力学模型,通过分析振动轮的时频域图、Poincaré截面图、最大Lyapunov指数和轮-土动态接触力等响应,研究振动压路机振动轮在压实过程中的非线性动力学响应特性。数值仿真结果表明,随着路基压实度的增大,振动轮由单一周期运动演变为多周期运动,最终进入混沌状态;在演变过程中,振动轮加速度的频域特征由最初的单一基频向基频伴随有整倍频谐波过渡,最终以基频和1/2倍次谐波为主要部分;在进入混沌状态后减小激振力和增大激振频率都可以使混沌状态退化至近似单一周期运动,其中减小激振力对响应特征的影响为:频域响应存在较弱的1/3倍、2/3倍及高倍次谐波;而增大激振频率对响应特征的影响为:振动轮压实运动的单一周期更为明显。

振动压路机振动轮-土壤系统动力学分析

根据振动压路机的载荷特征 ,选择典型的土壤介质 ,在三轴仪上进行静、动态压实试验 ,将压实过程分为三种不同的变化阶段 ,并给出不同阶段的土壤性能复刚度 ,针对振动轮与机架间的单个橡胶减振器进行了动态性能试验研究 ,分析了振动轮减振支承系统动力刚度 ,为振动压路机的系统研究提供了依据 ,在振动轮 -土壤系统数学模型基础上 ,根据振动轮系统的响应特征 ,形成了振动压实下土壤基础密实程度在线监测的理论基础 。

路基压实度与振动轮加速度的关系研究

为了实现路基压实度在线监测以提高压实作业效率,研究了振动压路机与路基土之间的动力学关系,建立了路基振动压实系统动力学模型;分析了用振动轮垂直加速度有效值表示路基压实度的技术和方法。研究表明:垂直振动加速度与路基土的刚度正相关,与其阻尼负相关。现场试验得到了路基土的压实度与振动轮垂直加速度有效值之间的回归公式和相关系数,并提出了路基压实度在线监测系统的设计方案。

振动压路机振动轮的随机压振力研究

讨论了振动压路机系统的动力学问题 ,应用一般随机摄动方法对含有随机土参数的振动压路机振动轮的随机压振力进行了研究 。

振动压路机振动轮减振支承系统动力分析

针对振动轮上的橡胶减振器进行了动态性能试验研究 ,根据系统隔振理论 ,分析了辐射型和平置型布置的振动轮减振支承系统各动刚度系数的计算方法 ,并给出了典型样机振动轮减振支承刚度值 ;

考虑物料不对称滞回性质的振动压路机振动轮的动响应

考虑被压实物料的不对称滞回特性,建立了振动压路机振动轮-车架系统的二质量运动模型.通过解析分析,得到振动轮运动的近似解析式,并与实测的动响应进行了定性比较.证明了只有考虑参振物料的不对称滞回性质的影响,才能够得到正确的振动轮动响应.

振动轮式微机械陀螺仪中滑膜阻尼机理的研究

对空气阻尼进行定性和定量分析是MEMS器件设计中非常重要的一个步骤,直接影响MEMS器件的动态性能。研究了第三个区域中振动轮式微机械陀螺仪的滑膜阻尼,提出了滑膜阻尼模型,分析了滑膜阻尼的动态性能,包括速度分布、阻尼机制以及由此产生的能量损耗。根据滑膜阻尼分析结果,给出了品质因数的计算公式。试验表明,空气条件下振动轮式微机械陀螺仪品质因数的测试结果与理论值的误差约为16%。研究结果为振动轮式微机械陀螺仪结构设计中定量分析空气阻尼提供了理论依据。

振动轮跳振现象的振动压路机系统的动力学特性分析

物料在振动摩擦作用下,其弹性恢复力与位移呈现滞回特性;当物料密实度较高时振动轮在振动工况中产生跳振现象.在考虑前述二者前提下建立具有分段曲线的二自由度系统模型,采用数值方法分析振频、激振力对跳振现象的影响,利用试验结果验证仿真分析的准确性及跳振对压实效果的影响.结果表明:当振频较高或振频接近物料的自身频率且激振力较大时,系统产生跳振现象,在位移频谱中出现次谐波与超谐波成分;随着激振力的增加,振动轮振幅增大,其跳振加剧;合理地利用跳振现象可以提高物料的压实效果.研究结果对振动工况的实时监测及提高物料压实效果具有较好的参考价值.

振动轮-土壤模型的有限元分析

为了研究振动轮下土壤的应力分布规律,利用Ansys/Ls-Dyna3D软件建立了振动轮-土壤模型,基于级配土的动三轴试验确定了土壤的本构关系,并进行了数值模拟分析和试验验证。研究结果表明,计算结果满足工程精度要求,表层沉降量和土壤竖向应力误差在10%以内,可以替代试验作为衡量压实效果的依据,而土壤的竖向应力沿轮宽方向对称分布,随土壤深度的增加迅速衰减。

振动轮下土壤的竖向应力分布

为了研究振动轮下土壤的受力和变形特性，利用Ansys／Ls-Dyna3D软件建立了振动轮-土壤碾压模型，并进行了数值模拟分析和试验验证．研究结果表明，计算结果满足工程精度要求，表层沉降量和土壤竖向应力误差在10％以内；振动轮下土壤的竖向应力值高、能量密度大的范围近似为一个椭球体；土壤的竖向应力沿轮宽方向对称分布，距轮缘1／4～1／5处应力衰减明显；随土壤深度的增加竖向应力迅速衰减，近似负幂函数衰减．

压路机振动轮偏振压实的建模分析

为了分析解决振动压路机在压实过程中沿振动轮宽度方向被压实材料密实度经常产生压实偏差的问题(通常表述为振动压路机出现的“偏振压实”现象),以典型的单钢轮振动压路机为例,分析振动压路机振动轮的结构,建立一种分析压路机振动轮“偏振压实”的四个自由度动力学新型振动模型。根据物理建模、数学模型求解分析压路机振动轮“偏振压实”的成因和振动轮结构参数对“偏振压实”的影响,提出解决偏振压实的方法。

振动压路机振动轮—土壤系统模态分析

在试验研究基础上，建立了振动压路机振动轮—土壤系统数学模型，应用复模态结构振动理论，计算土壤压实过程中系统模态参数和系统响应，得出系统中前机架或振动轮响应的变化规律，从而构成了识别不同压实阶段的理论基础。

硅微机械振动轮陀螺仪的机理研究

本文针对Ｄｒａｐｅｒ 实验室公布的硅微机械振动轮陀螺仪的设计方案，给出了它的非线性动力学方程和运动规律，分析了该陀螺仪壳体绕空间任意轴匀速旋转时干扰力矩所引起的漂移率，给出了比通常线性化处理后得到的角速率测量关系式更为精确的测量表达式。

光电寻边器在振动轮加工校正中的应用

采用卧式数控镗铣床加工振动轮(图1)时,由于零件尺寸较大,且两端φ580孔同轴度要求较高,因此,工件的装夹校正比较困难,很难保证振动轮的加工质量.以往采用的校正方法是以主轴中心线和工作台中心线为基准,将主轴中心线、工件中心线和工作台中心线校正在同一参考平面内,以确保工作台回转加工时两孔的同轴度.这种校正方法一是非常烦琐,至少需要两个操作工配合才能完成,劳动强度大;二是由于校正工具的制造误差及人为判断误差等各方面因素,校正精度也很难保证.本文采用新型测量校正工具--寻边器与数控机床配合使用,可替代原有的校正工具和校正方法,取得良好的应用效果.

振动压路机振动轮─土壤系统动力学分析

本文在土壤动态压实试验和橡胶减振器动态性能试验的基础上，建立了振动轮──土壤系统数学模型，应用复模态结构振动理论，对系统进行了动力学分析，得出了系统中响应参数的变化规律，并用样机的现场试验给予了验证，从而构成了识别不同阶段的理论基础。

振动压路机振动轮跳振时的次谐波振动现象

建立了跳振状态下的振动压路机振动轮的非线性力学模型 .数值计算结果表明 ,振动轮跳振时很可能产生特殊的次谐波振动分量 ,而且在一定条件下有可能发生混沌 ,现场测试结果与理论分析一致 .本文结果对振动轮工作状态监测和被压实材料密实度的估计具有参考价值 .

硅微机械振动轮陀螺仪非线性动力分析

本文简单介绍了硅微机械振动轮陀螺仪的工作原理，并给出了该陀螺仪的非线性运动方程和线性化运动方程．针对该陀螺仪的运动方程，进行了数值仿真研究．根据数值仿真结果，还提出为了提高测量的线性度必须采用闭环控制．同时，还给出了闭环控制的方案．

土壤压实部件振动轮系统动态性能研究

该文在试验研究的基础上 ,建立了振动轮系统数学模型 ,应用结构振动理论 ,对系统进行了动力学分析 ,得出了系统中主要响应参数的变化规律 ,并对系统传递特性进行了分析 ,也用于进一步研究实现振动压实的自动化。

振动轮减振支承系统最优力学性能分析

针对振动压路机振动轮与机架间的多个橡胶减振器组成的减振支承系统 ,在振动轮土壤系统模型基础上 ,分析了振动轮与机架间的减振支承系统刚度参数对压实能力和机架位移的影响 ,分别以最大压实功率积和最小机架位移为目标函数 ,优选了减振支承系统刚度参数 。