考虑物料对称滞回性质的振动压路机振动轮响应特性分析

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1、第４２卷第３期福州大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．３２０１４年６月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｊｕｎ．２０１４ＤＯＩ：１０．７６３１／ｉｓｓｎ．１０００－２２４３．２０１４．０３．０４２３文章编号：１０００－２２４３（２０１４）０３－０４２３－０７考虑物料对称滞回性质的振动压路机振动轮响应特性分析１，２１郑书河，林述温（１．福州大学机械工程与自动化学院，福建福州３５０１１６；２．福建农林大学机电工程学院，福建福州３５０００２）摘要：针对智能振动压路机在水平激振下恢复力与物料

2、之间的对称滞回特性，采用双线性对称滞回模型，建立压实系统的二自由度动力学模型，一次近似的前提下，利用谐波线性法将非线性作用力线性化为等效刚度和等效阻尼．通过数值仿真方法，研究压实进程中土壤参数、激振力幅和激振频率对振动轮动响应的影响特性．结果表明：压实进程中应根据土壤实际压实状况，合理调整激振参数，从而减小压实力，抑制打滑现象，保证压实质量和提高压实效率．关键词：对称滞回模型；谐波线性化；水平激振；非线性响应特性中图分类号：Ｕ４１５．５１２；Ｏ３２２文献标识码：ＡＲｅｓｐｏｎｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｖｉｂｒａｔｏｒｙｄｒｕｍｗｉｔｈｃ

3、ｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ１，２１ＺＨＥＮＧＳｈｕ－ｈｅ，ＬＩＮＳｈｕ－ｗｅｎ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ，Ｆｕｊｉａｎ３５０１１６，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＦｕｊｉａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ，Ｆｕｊｉａｎ３５０００２，Ｃｈｉｎ

4、ａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｏｆｒｅｓｉｌｉｅｎｃｅａｇａｉｎｓｔｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｄｕｒｉｎｇｔｈｅｖｉｂｒａｔｏｒｙｃｏｍｐａｃｔｉｏｎｕｎｄｅｒｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ，ｔｈｅ２－ｄｅｆｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｎｔｅｒｍｓｏｆｂｉｌｉｎｅａｒｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｍｏｄｅｌ．Ｂｙｍｅａｎｓｏｆｈａｒｍｏｎｉｃｌｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｄａｍｐｉｎｇｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄ

5、ｓｔｉｆｆｎｅｓｓｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｆｏｒｃｅｗｅｒｅｄｅｄｕｃｅｄ．Ｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｅｘｃｉｔａｔｉｏｎａｍｐｌｉｔｕｄｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｓｏｉｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｖｉｂｒａｔｏｒｙｄｒｕｍｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｒｅｖｅａｌｔｈａｔａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｏｆｅｘｃｉｔａｔｉｏｎａｍｐｌｉｔｕｄｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｕｌｄｂｅａｖａｉｌａｂｌｅｔｏｒｅｓｔｒａｉｎｔｈｅ

6、ｓｌｉｐｐｉｎｇｏｆｔｈｅｖｉｂｒａｔｏｒｙｄｒｕｍａｎｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｏｍｐａｃｔｉｏｎｆｏｒｃｅ，ｓｏａｓｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｃｏｍｐａｃｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｉｔｓｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｓｏｉｌｃｏｍｐａｃｔｉｏｎｓｔａｔｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｍｏｄｅｌ；ｈａｒｍｏｎｉｃｌｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎ；ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ；ｎｏｎｌｉｎｅａｒｒｅｓｐｏｎｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ振动压路机通过振压将振动能传递给被压实物料，减小物

7、料的变形抗力，增加流动性，提高压实程度及效率，广泛用于道路工程、土建等大型基础施工中．诸如拌合土、碎石、沥青混泥土等施工物料，振压过程中均会产生较大的塑性变形，即在周期载荷作用下，物料的滞回恢复力与物料的位移之间形成一个［１－２］滞回环．振动压路机在水平激振模式下，由于物料在水平方向上产生相同的弹塑性变形，物料的滞回［３］恢复力与物料的变形位移之间形成一个对称的滞回环，由于对称滞回特性的影响，使得振动压实系统［４］成为一个复杂的非线性系统，其动态响应也不再具有线性叠加的简单性．本文基于双线性滞回模型，考虑振动轮在水平激振下既水平方向振动又绕其圆心摆

8、振的运动情形，建立二自由度动力学模型，通过谐波线性法计算非线性作用力的等效刚度及等效阻尼，并利用数值仿真的方法，研究压实进