本文選題：耙吸挖泥船 + 土體切削��； 參考：《上海交通大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：耙吸挖泥船因其具有作業(yè)時(shí)不礙航的優(yōu)勢(shì),并能完成自航、吸挖、裝運(yùn)、吹填等疏浚全過(guò)程作業(yè)而得到廣泛的應(yīng)用,研究耙齒的土體切削過(guò)程對(duì)提高耙頭的挖掘效率必不可少。本文從力學(xué)模型和數(shù)值仿真這兩個(gè)方面入手,對(duì)此過(guò)程進(jìn)行了深入研究。首先,分析對(duì)比學(xué)者基于被動(dòng)土壓力理論所建立的不同三維土體切削力學(xué)模型,為數(shù)值仿真所得到的結(jié)果提供參照,然后針對(duì)傳統(tǒng)的Lagrange描述土體單元在切削模擬中所出現(xiàn)的網(wǎng)格扭曲所導(dǎo)致的迭代不收斂問(wèn)題,引入單元?jiǎng)h除技術(shù)的Lagrange方法和ALE方法,選用考慮土壤粘塑性的MAT147材料模型,運(yùn)用LS-DYNA的動(dòng)態(tài)顯式算法分別對(duì)單個(gè)耙齒土體切削過(guò)程進(jìn)行模擬,分析了切削過(guò)程中土的破壞形態(tài)、單元應(yīng)力分布和應(yīng)變特征,以及切削力與切削深度、切削速度之間的關(guān)系,指出了ALE方法在解決土體大變形與模擬土屑形態(tài)時(shí)的優(yōu)勢(shì)。隨后進(jìn)一步研究多耙齒的相互作用以及高壓沖水預(yù)切削作用效果,以Godwin實(shí)驗(yàn)得到修正后土體側(cè)邊失效區(qū)的輪廓為基礎(chǔ),建立多耙齒以及存在預(yù)切削作用的力學(xué)模型,以單位破壞剖面上所需切削力的最小值為目標(biāo)函數(shù)研究耙齒之間以及耙齒與沖水噴嘴的最優(yōu)布置。最后運(yùn)用ALE方法模擬多耙齒土體切削以及預(yù)切削作用效果,探討了切削力隨耙齒間距,槽型失效區(qū)與耙齒間距、相對(duì)位置變化的情況。
[Abstract]:Suction dredger is widely used in dredging operation because it has the advantage of not hindering navigation and can complete the whole process of dredging, such as self-navigation, suction, loading and filling. It is necessary to study the soil cutting process of rake teeth in order to improve the digging efficiency of rake head. In this paper, the mechanical model and numerical simulation are discussed in detail. First of all, different 3D soil cutting force models based on passive earth pressure theory are analyzed and compared to provide a reference for the results obtained by numerical simulation. Then, in order to solve the problem of iteration non-convergence caused by the mesh distortion that occurs in the cutting simulation of soil element by traditional Lagrange, the Lagrange method and ALE method of element deletion technique are introduced, and the MAT147 material model considering soil viscoplasticity is selected. In this paper, the dynamic explicit algorithm of LS-DYNA is used to simulate the cutting process of single rake soil. The failure pattern, stress distribution and strain characteristics of the soil, and the relationship between cutting force and cutting depth and cutting speed are analyzed. The advantages of ALE method in solving the large deformation of soil and simulating the shape of soil debris are pointed out. Then the interaction of multi-rake teeth and the effect of high-pressure flushing pre-cutting are studied. Based on the profile of the modified lateral failure zone obtained by Godwin experiment, the mechanical model of multi-rake teeth and pre-cutting is established. The optimal arrangement of teeth between rake teeth and between rake teeth and flushing nozzles is studied by taking the minimum value of cutting force required on the unit failure profile as the objective function. Finally, the ALE method is used to simulate the cutting effect of multi-rake soil and pre-cutting, and the change of cutting force with the spacing of the rake teeth, the slot failure zone and the rake tooth spacing, and the relative position of the cutting force are discussed.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U674.31

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