Диссертация (1024753), страница 21

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 21)

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯДВИЖЕНИЯПОДВИЖНЫХКОМПЛЕКСОВМОНИТОРИНГАВУСЛОВИЯХ БЕРЕГОВЫХ ЗОНДля решения задачи обеспечения подвижности подвижных комплексовмониторинга (ПКМ) необходимо выбрать шасси с параметрами наиболееподходящими к условиям эксплуатации, а также требованиям накладываемымперечнем выполняемых работ. В зависимости от требуемых задач можноиспользовать разный математический аппарат для моделирования движения ивзаимодействия движителей с полотном пути.

Рассмотрим разные требования иподходы, которые могут быть использованы для моделирования движения иоценки подвижности, эффективности и области применимости этих моделей. Впервую очередь необходимо рассмотреть методику задания параметровдорожно-грунтовых оснований в береговых зонах. Рассмотрим особенности,как задавать характеристики дорожно-грунтовых оснований в береговой зоне, сучетом исследований проведенных в предыдущих главах.5.1.

Методика задания параметров дорожно-грунтовых оснований характерныхдля береговых зон и прилегающих территорийАнализ условий движения, проведенный в главах 2 и 3 данной работы,показал, что характеристики (физико-механические и геометрические) носят недетерминированный, а стохастический характер. На основании обработкиэкспериментальных данных были получены законы распределения случайныхзначенийхарактеризующихфизико-механическиеигеометрическиехарактеристики дорожно-грунтовых оснований.

Были получены разные законыраспределения случайных величин характеризующих береговые зоны иприлегающие территории: нормальный (например, распределения высоты иплотности снега, уклонов берега, макропрофиля и др.), логарифмически-194нормальный (например, распределения модуля упругости, угла внутреннеготрения,удельногосцепленияидр.),экспоненциальный(например,распределения неровностей на километр пути).Для моделирования дорожно-грунтовых оснований составим методикумоделирования, основанную на стохастическом задании исходных данных.1) Задается функция плотности распределения параметра y  f x  .2) Определяются границы изменения параметра x S , xF в зависимости оттребуемой вероятности.3) Определяется шаг квантования параметраxи число интервалов длямоделирования n .4) Определяется функция плотности распределения параметра длясерединыкаждоговыбранногоучасткаyi  f xi , xi  xS  0,5x , xS  1,5x , ..., xF  0,5x  .5) Вычисляется вектор значений параметров с числом элементов n изаданной плотностью распределения параметра.

При этом значения параметравыстроены по возрастанию. X  xS , xS , ..., xi , xi , xi , xi , ..., xF  .6)ФормируетсявекторNсчисломэлементовn , которыерасполагаются в случайном порядке. Значения элементов данного вектора этоцелые числа из ряда от 1 до n .7) Формируется вектор значенийS извекторарасположены по порядку в соответствии с векторомX, элементы которогоN.8) При необходимости может быть наложено ограничение на значения ивзаимное расположение элементов вектораS' .Данная процедура может быть реализована в любом удобном пакетепрограмм и позволяет задавать любые сложные дорожно-грунтовые основания.Тем более описанным образом удобно задавать дорожно-грунтовое основаниетипа «микст», состоящее из разных грунтов и снега.

Такое наблюдается ввесенний период при частично стаявшем снеге, а также поздней осенью, когда195местами есть снег, а местами нет. Для моделирования данного случаянеобходимо ввести дополнительно еще итерации.9) Задаются коэффициентом соотношения типов грунтовk.10) Формируют вектор K со значениями элементов 1 и 2 (если микст издвух грунтов) с соотношением k и случайным расположением элементов.11) Формируют вектор значений параметров дорожно-грунтовогооснования типа «микст» M из элементов векторов S1 и S 2Визуализация сгенерированной функции сцепления для однотипнойопорной поверхности приведена на Рисунке 5.1 и для поверхности типа«микст» на Рисунке 5.2.Данный подход можно использовать для исходного задания данных длямоделирования динамики движения шасси с целью определении рациональныхпараметров.Рисунок 5.1.Графическая интерпретация табличного задания функций сцепления исопротивления (для колесного варианта ПКМ для песчаного опорногооснования)196Рисунок 5.2.Графическая интерпретация задания функции сцепления опорной поверхноститипа «микст» в блоке Look-Up Table (2D)Аналогичным образом можно получить все необходимые параметры длярасчета сил сопротивление и сцепления, а также элементарных нормальных икасательных напряжений действующих в зоне контакта движителя с полотномпути.

Анализ существующих исследований показал, что принципиально могутбыть выделены два подхода к моделированию взаимодействия движителя сопорными поверхностями береговой зоны. Рассмотрим их более подробно.5.2.Математическаямодельвзаимодействиядвижителясопорнымиповерхностями береговой зоныСуществуют два метода расчета сил сопротивления движению и тягиТТМ кардинально отличающиеся друг от друга, но дающие весьмакоррелируемые результаты.Метод ученого (научный метод) [116].

В общем виде используя подход[52] компоненты результирующего вектора напряжений для соответствующих197кординатных направлений будут равнынормальные продольные (j=1) и нормальные поперечные (j=2) n j   n  cos n j , N ;(5.1)касательные продольные (j=1) и касательные поперечные (j=2) n j   n  cos n j , N  .(5.2)Здесь параметр n, N  - угол между ортом нормали n кривой, заданной наконтактной поверхности, и ортом главной нормалидвижения.ДанныйподходявляетсяNуниверсальнымк поверхностииоснованнауниверсальной схеме формализации взаимодействия движитель – полотно путинезависимо от типа движителя [52] (см.

Рисунки 3.365). Расчет сил и моментов,действующих на движитель определяется путем интегрирования элементарныхнапряжений по поверхности контакта движителя с полотном пути. На практикенапряжения в зоне контакта могут описываться разными зависимостями сучетом накопленного опыта. Анализ исследований показал, что при расчете силсопротивления от деформации почвы и тяговых сил движителей с опорнойповерхностью береговых зон наиболее удобными являются следующиевыражения для расчета элементарных напряжений [52, 75, 116]:Наиболее удобной математической моделью для песчано-гравийныхопорных оснований является модель, приведенная в работах Агейкина Я.С.,Вольской Н.С.

. Данная модель удобна тем, что она получена с использованиемзакономерностей механики грунтов [200] и все параметры, входящие в нее,имеют строгий физический смысл.H Г  z H Г  z  a bq  arctga  b  cos   b1  1,75 0  k 1  b    X 1  k  2  c0  X 2  k  3    X 3  z  cos  E  z  q  tg 0  c0 1 St 0   S  1  exp  t 0 St   k 1(5.3)(5.4)1983   2  1 X 41,3 X 2  1  4    tg 0kkгде k  1 , 2 3, X1 ; X2 ; X 3  16 ,64  4    tg 03   2  XXXгде X  tg  / 4  0,5 0  ; a - коэффициент, характеризующий затуханиенапряжений в грунте; b - ширина контакта шины с грунтом, м; k коэффициент тангенциальной эластичности грунта; St - шаг грунтозацепов,м; St -сдвиг грунтозацепов, м;  - угол между вектором нагрузки инормалью к поверхности грунта, рад ,  - объемная плотность грунта, E модуль деформации,  0 - угол внутреннего трения, c0 - внутреннее0сцепление в грунте -, H Г - толщина мягкого слоя, z - погружение.Наиболее удобной математической и обоснованной моделью дляснежных опорных оснований являются зависимости из работ Барахтанова Л.В.,Малыгина В.А., Панова [29, 138, 139]:1q  h 1  hhmax1,  0,8e K  c0 A  Bqtg0 .1(5.5)(5.6)А, В, К1 – эмпирические коэффициенты, hmax - коэффициенты характеризующиймаксимальную деформацию снега, ,  - коэффициенты начальной жесткостиснега,  - буксование, l – длина контакта, h – глубина погружения.Метод конструктора (инженерный метод).

Наиболее простой способполучения значений силы сопротивления движению и сцепления движителя отматериала поверхностей движения полотна пути можно получить, используятрадиционные зависимости теории подвижности транспортно-технологическихмашин:где  fF f   f GД ,(5.7)F   GД ,(5.8)- обобщенная функция сопротивления движению ТТМ,  -обобщенная функция сцепления движителя ТТМ с полотном пути, G Д вертикальная нагрузка на движитель машины.Обобщенные функции сопротивления и сцепления для разных типовдвижителей широко представлены в работе [116].199Всеобъемлющий анализ характеристик побережья Мирового океана, втом числе макро- и микрорельефа береговой зоны, видов грунтовых оснований(песчаные, песчано-каменистые, галечно-гравийные, илистые и скалистые),состояния мерзлости слагающих берега пород и их пылеватость, массивностьледяных включений, общие ледовые явления и динамику льдистых берегов (длязоны Арктического шельфа); произведена систематизация и выбор характерныхучастков с целью создания моделей полотна пути, охватывающих всюспецифику рассматриваемых условий.

Характеристики

Список файлов диссертации