冲击夯动力学分析与研究

论文摘要

为了深入研究冲击夯运动机理，对冲击夯进行优化设计，本文首先将土壤塑性变形这一问题，考虑到冲击夯的动力学模型当中，使得冲击夯动力学模型得以完善。然后根据动力学模型写出动力学方程组，求得解析解表达式。依靠编制的MATLAB程序，可以求得冲击夯运动参数的数值解，并提出了一种新的冲击夯优化设计方法。最后，根据夯板运动的理论数据和实验数据的对比，表明了本文的动力学模型和优化设计方法的正确性和可行性。在对土壤力学模型的使用上，选择比较经典的粘弹模型和粘塑模型来反映土壤的力学性质。对冲击夯的结构和工作情况进行分析研究，提取主要结构参数，在合理简化的基础上，将冲击夯的工作过程分做四个阶段来研究，并分别建立四个阶段的动力学模型，从而得到冲击夯各个工作阶段的动力学方程。根据复模态解耦和模态解耦的方法，得出系统方程组的解析解表达式。编制MATLAB程序，可以很方便的得到冲击夯运动参数的数值解。在此基础上，保持输入土壤参数不变，不断代入不同的夯机结构参数，获得相应的不同土壤变形量，然后根据最佳的夯实效果，找到冲击夯的最佳结构参数。这就是本文提出的夯机优化设计方法。对冲击夯进行土壤夯击实验，实验数据和理论数据的对比表明，本文的冲击夯动力学模型正确反映了夯机的工作过程，本文提出的冲击夯优化设计方法是可行的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 冲击夯在国内外的发展现状
• 1.1.1 冲击夯在国内的发展
• 1.1.2 冲击夯在国外的发展
• 1.2 冲击夯的特点及发展趋势
• 1.2.1 冲击夯的特点
• 1.2.2 冲击夯的发展趋势
• 1.3 本文研究的目的和意义
• 1.4 本文研究的主要内容
• 1.5 夯实机械分类的思考
• 1.6 本章小结
• 2 土壤的夯实机理
• 2.1 土壤的结构和分类
• 2.2 土壤的动力本构模型
• 2.2.1 土壤的动力本构关系
• 2.2.2 常用的动力本构模型
• 2.3 影响土壤动强度的因素
• 2.4 土壤的压实理论
• 2.5 土壤的压缩性及指标
• 2.6 本章小结
• 3 冲击夯-土壤系统动力学分析
• 3.1 冲击夯动力学分析的意义
• 3.2 冲击夯动力学研究的现状
• 3.3 冲击夯的结构
• 3.4 冲击夯-土壤系统动力学模型
• 3.4.1 相关参数的建立
• 3.4.2 系统动力学模型的建立
• 3.5 系统动力学方程的建立
• 3.6 系统动力学方程的求解
• 3.7 本章小结
• 4 冲击夯优化设计
• 4.1 优化设计概念
• 4.2 本文优化设计思路
• 4.3 程序编制
• 4.3.1 MATLAB 介绍
• 4.3.2 程序编制
• 4.4 优化设计步骤
• 4.5 优化设计示例
• 4.6 优化设计分析
• 4.7 本章小结
• 5 冲击夯-土壤系统实验研究
• 5.1 实验目的
• 5.2 实验设备及材料主要参数
• 5.3 实验方案设计
• 5.4 实验数据处理
• 5.5 数据对比分析
• 5.6 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 硕士研究生学习阶段发表论文