本文選題：非飽和土　切入點：試驗裝置　出處：《湖南科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：非飽和土水壓恒定試驗裝置是一種用來研究地下土質(zhì)特性的土力學(xué)試驗裝置,在海洋勘察、巖土工程等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本文以國家863計劃項目“海底60米多用途鉆機系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用研究”為課題背景,針對海底取樣沉積物室內(nèi)試驗研究需求,研制出一種為海底沉積物非飽和滲透試驗提供恒定水壓的試驗裝置。本文主要研究內(nèi)容如下:1、根據(jù)非飽和土水壓恒定試驗裝置的技術(shù)要求和設(shè)計方案,對裝置各構(gòu)成部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和相關(guān)計算,對其中的標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行選型,并利用Solidworks軟件建立了裝置的整體結(jié)構(gòu)模型。利用ANSYS軟件對裝置有關(guān)零部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計以及有限元仿真分析。2、利用LabVIEW、PLC、伺服電機等軟硬件設(shè)施對非飽和土水壓恒定試驗裝置的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。針對活塞到達(dá)液壓缸末端導(dǎo)致伺服驅(qū)動產(chǎn)生過位移量這一問題提出一種伺服過位移量自動消除控制方法——改進(jìn)型TLC控制方法,并通過LabVIEW與PLC編程實現(xiàn)。利用MATLAB軟件對水壓恒定控制進(jìn)行仿真研究,根據(jù)仿真研究結(jié)果提出一種水壓恒定控制方法——改進(jìn)式PID控制方法,并以PLC編程實現(xiàn)。3、搭建非飽和土水壓恒定試驗裝置平臺,對提出的伺服過位移量自動消除控制方法和水壓恒定控制方法進(jìn)行試驗驗證。試驗結(jié)果表明,提出的相應(yīng)控制方法均是有效和可行的。對裝置的全壓力控制范圍內(nèi)和全流量輸出范圍內(nèi)的穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)行檢測。檢測結(jié)果表明,該裝置的最大水壓控制誤差相對于國外降低了0.5KPa,因此,其水壓控制精度水平相對于國外有了一定的提升。通過對非飽和土水壓恒定試驗裝置結(jié)構(gòu)部分與控制部分較為系統(tǒng)地研究,為進(jìn)一步研發(fā)和制造高控制精度的水壓恒定試驗裝置提供了理論和技術(shù)支持,也為發(fā)展海底沉積物室內(nèi)試驗儀器建立了基礎(chǔ)。
[Abstract]:The unsaturated soil hydraulic constant test device is a kind of soil mechanics test device used to study the characteristics of underground soil. Geotechnical engineering and other fields are widely used. In this paper, the project of National 863 Project "Technology Development and Application Research of underwater 60m Multipurpose drilling rig" is taken as the subject background, aiming at the need of laboratory test and research of seabed sampled sediment. A constant water pressure test device for the unsaturated permeation test of submarine sediments has been developed. The main contents of this paper are as follows: 1. According to the technical requirements and design scheme of the unsaturated soil hydraulic constant test device, The structural design and related calculation of each component of the device are carried out, and the standard parts are selected. The whole structure model of the device is established by using Solidworks software, the optimum design of the relevant parts of the device is carried out by using ANSYS software and the finite element simulation analysis .2. and the software and hardware facilities such as LabVIEWN PLC, servo motor and so on are used to stabilize the water pressure of unsaturated soil. The control system of the test device is designed. An improved TLC control method is proposed to solve the problem that the piston reaches the end of the hydraulic cylinder resulting in the overdisplacement caused by the servo drive. It is realized by LabVIEW and PLC programming. The water pressure constant control is simulated by MATLAB software, and an improved PID control method is put forward according to the simulation results. The PLC programming is used to realize. 3. The platform of unsaturated soil water pressure constant test device is set up, and the experimental results show that the servo overdisplacement automatic elimination control method and the water pressure constant control method are tested and verified. The proposed control methods are effective and feasible. The steady-state errors in the full pressure control range and the full flow output range are detected. The detection results show that, The maximum water pressure control error of the device is reduced by 0.5 KPA compared with that of foreign countries. The precision level of water pressure control has been improved compared with that of foreign countries. The structure and control part of the unsaturated soil hydraulic constant test device are studied systematically. It provides theoretical and technical support for the further development and manufacture of high control precision hydraulic constant test equipment, and also establishes the foundation for the development of submarine sediment laboratory test instruments.
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU415

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1638804