Составители:
Рубрика:
20 21
Глава 2. МЕХАНОРЕОЛОГИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ
СО СРЕДОЙ
2.1. Общие принципы моделирования рабочих процессов
Рассмотренные выше реологические модели и их математиче-
ские описания могут быть использованы для моделирования про-
цессов, протекающих при взаимодействии рабочих органов стро-
ительных машин со средой различного вида. Рассмотрим более
подробно процедуру моделирования различных процессов с при-
менением механореологических моделей.
На первом этапе моделирования инженеру необходимо схема-
тизировать процесс, т. е. представить его в виде какой-то расчет-
ной схемы. Для этого инженер собирает и обобщает различные
сведения о протекании процесса, исходя из данных технического
задания на проектирование объекта (машины), сведений о физико-
механических свойствах среды, характере и виде нагружения сре-
ды рабочим органом, из возможной реакции среды на воздействие
и т. п. Когда инженер в достаточной степени представил процесс
и явления, которые происходят в среде при воздействии на него ра-
бочего органа, и принял рациональную область изменения параме-
тров рабочего органа, т. е. область, в которой он будет варьировать
теми или иными параметрами (размеры и форма органа, скорости
нагружения и диапазон их изменения и т. п.), тогда можно пере-
ходить к формированию в первом приближении модели процес-
са. При этом инженер базируется на феноменологии протекания
процесса каждого возможного вида взаимодействия, используя ре-
ологические модели, и составляет схему процесса. Например, нам
необходимо смоделировать процесс уплотнения грунта штампом,
совершающим периодические вертикальные удары по свободной
поверхности слоя грунта, расположенного на жестком основании.
Предположим, что мы на основе анализа литературы по механи-
ке грунтов или других данных выяснили, что грунт при динамиче-
ском нагружении ведет себя как упруговязкопластичное реологи-
ческое тело.
В
массиве грунта, расположенного под штампом (ядре уплот-
нения), происходят одновременно упругие, вязкие и пластические
деформации (за счет сдвига частичек грунта относительно друг
друга). Причем пластические деформации носят необратимый ха-
рактер, вследствие чего грунт при каждом ударе штампа всё боль-
ше и больше уплотняется. Но при этом упругие и вязкие характе-
ристики грунта при каждом ударе возрастают, так как вследствие
необратимости пластических деформаций возрастает напряжен-
ное состояние грунта. Такая модель процесса в первом приближе-
нии показана на рис. 2.
На модели в направлении ее деформации (ось X) моделируются
упругие свойства грунта пружиной с коэффициентом жесткости k,
вязкие – демпфером с коэффициентом вязкости с, пластические –
пластическим реологическим телом с коэффициентом пластично-
сти k
п
. Колеблющаяся масса грунта моделируется инерционным
элементом массой т (одномассная модель). Сила, с которой штамп
воздействует на грунт, изменяется во времени t и обозначена F(t).
Рис. 2. Феноменологическая модель
уплотнения грунта штампом
m
X
F(t)
c
X
св
k
k
п
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- …
- следующая ›
- последняя »
