沥青路面冷铣刨切削机理研究

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1、分类号:TH1210710-2012125027硕士学位论文沥青路面冷铣刨切削机理研究刘世伟导师姓名职称胡永彪教授申请学位类别工学硕士学科专业名称机械制造及其自动化论文提交日期2015年6月5日论文答辩日期2015年6月18日学位授予单位长安大学ResearchonworkingmechanismofAsphaltPavementColdMillingADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorCandidate：LiuShiweiSupervisor：Prof.HuYongbiaoC

2、hang’anUniversity,Xi’an,China摘要目前路面冷铣刨切削以其较高的作业效率和作业质量，已成为沥青路面维护时清除原有路面的最主要方式。沥青路面冷铣刨切削机理的研究对于沥青路面冷铣刨理论和技术的发展、改进铣刨机设计、提高铣刨机作业效率等，无疑具有根本性的意义。沥青路面冷铣刨切削作业时刀具的运动方式与稳定土拌合机、滚筒采煤机和隧道掘进机同属于旋转切削，但是作业介质和作业机理完全不同。故本文首先对比探讨多种沥青混凝土本构模型，最后选定JC本构模型来表征材料特性；其次，通过对铣刨转子的结构和工作原理进行理论研究

3、，推导出刀尖运动轨迹与刀具受力表达式，并利用MATLAB描述了不同速度下刀尖的运动轨迹与刀尖速度变化规律以及不同刀具参数对于切削力的变化规律；然后在ABAQUS软件环境下对不同切削速度以及不同切削深度下的应力与应变、切削温度以及能量损耗等方面能进行多次模拟仿真，得到刀具刀尖处应力集中，所受应力最大，等效应变随速度影响较小，在1.5左右波动，这和采用的剪切失效准则相关；切削速度对于切削温度有较为明显的影响；得到切削温度与切削深度变化规律，切削深度越深加剧了刀具的磨损，并且切屑带走的热量引起损伤能量增加；切削深度对于切削力有较为

4、明显的影响。故对切削速度与切削深度的合理深入研究是有一定必要性的。本文采用虚拟数值技术进行实际作业过程的模拟，能够在理想状态下顾全材料特性，并可以了解整个切削路面的瞬时过程，得到的变化云图与数据对实际工况具有一定参考意义。同时可以对作业机理的分析作出预测或验证，对切削机理深入研究提出了新思路，而且仿真分析也对刀具的设计、材料选择以及切削过程中的切削速度和切削深度选用上具有很大指导意义。关键词：沥青路面，冷铣刨，冷铣刨切削，路面切削仿真iAbstractCurrently,pavementcoldmillingcuttingw

5、ithhighefficiencyandworkquality,becomethemainwaytocleartheexistingasphaltpavementinthemaintenanceofasphaltpavement.Theresearchoncuttingmechanismofasphaltpavementcoldmillingisoffundamentalsignificanceforthetheoryofasphaltpavementcoldmillingandthedevelopmentoftechnol

6、ogy,theimprovementofmillingmachinedesignandtheworkingefficiencyofthemillingmachine.Thetoolmovementoftheasphaltpavementcoldmillingoperations,themixerofsoilstabilizer,theshearerandshieldtunnelingmachinebelongstothesamerotarycutting,buttheoperatingmediaandoperatingmec

7、hanismcompletelydifferentformeachother.Firstly,comparedtoexploreavarietyofasphaltconcreteconstitutivemodel,JCconstitutivemodelisfinallyselectedtocharacterizethematerialproperties.Secondly,throughtheprincipletheoreticalstudiesoftheconstructionandoperationofmillingro

8、tor,itisdeducedthetiptrajectoryandforceexpressionoftool,andMATLABisusedtodescribethevariationofthetiptrajectoryofthetoolandtipspeedandthevariatio