ОЦЕНКА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТРАССЫ ДВИЖЕНИЯ ТРЕЛЕВОЧНОЙ МАШИНЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПЕНЕТРАЦИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ

Хахина А.М., Григорьев Г.В.

DOI: 10Л2737/15591

Аннотация. В предлагаемом докладе рассмотрен вопрос использования результатов пенетрационных испытаний при оценке физико-механических свойств трелевочных волоков. Приводятся общие зависимости, по которым возможна оценка модуля сдвига, сцепления и угла внутреннего трения почвогрунта на основании результатов замера усилия вдавливания конического индентора. Рассмотрена перспектива дальнейших исследований в указанной области.

Ключевые слова: трелевка, пенетрационные испытания, физикомеханические свойства почвогрунта

Для использования на практике математических моделей взаимодействия колесного движителя с почвогрунтом лесосеки, необходимо располагать значениями физико-механических свойств почвогрунта: внутреннего сцепления С, угла внутреннего трения , толщины деформируемого слоя, модуля сдвига G [1;2; 3].

С учетом вариативности свойств лесного почвогрунта даже в условиях одного волока, экспериментальное определение физико-механических параметров почвогрунта представляет собой отдельную трудоемкую задачу. Это обстоятельство требует разработки методики оперативной оценки свойств почвогрунта [4; 5].

На западе получили широкое распространение пенетрационные методы испытания свойств почвогрунта, в ходе которых замеряется интегральный показатель - конусный индекс CI [4].

Конусный индекс представляет собой давление, при котором возможно погружение конического индентора в почвогрунт на заданную глубину. Определение конусного индекса стандартизовано и в полевых условиях не вызывает затруднений при наличии сравнительно простой аппаратуры (пенетрометр, оборудованный датчиком усилия) [4].

Ранее решался вопрос о теоретической оценке значения конусного индекса по известным значениям С, , G. Например, авторы [4; 6] приводят аналитическое выражение для расчета:

где у - объемный вес почвогрунта, а - угол при вершине индентора, d - диаметр основания индентора, Z - глубина погружения индентора, L - высота образующей конической части индентора.

Уравнение (1) можно представить в общем виде следующим образом:

Величину у можно принять постоянной, так как ее значение практически не влияет на результаты расчетов. Если задаться стандартными значениями диаметра основания конуса d и глубины вдавливания (в долях от L), а также учесть, что величина L при постоянном диаметре основания конуса представляет собой функцию угла конуса а, то функцию (2) можно записать в следующем виде:

Если предположить, что уравнение (3) является уравнением регрессии для величины С/, а - его аргументом, а значения С, , G - коэффициентами, то задачу можно сформулировать в следующем виде: необходимо подобрать такие значения оценок С,ф,0, при которых будет выполняться классическое соотношение метода наименьших квадратов:

где С7/,ехР - три значения конусного индекса, полученных при различных углах при вершине конуса индентора.

Решение уравнения (4) сводится к численному решению системы уравнений, составленной из частных производных целевой функции Ф:

Решение последней системы уравнений возможно при помощи численных методов и реализуется в прикладных программных пакетах, например, Maple либо MathCAD.

Уместно отметить перспективное направление дальнейших исследований по рассмотренной проблематике: устойчивость оценок C,(p,G при нарушении теоретической зависимости (1), либо при искажении экспериментальных результатов пенетрационных испытаний (погрешность полевых опытов).

Список литературы

  • 1. Хитров, Е.Г. Расчет несущей способности лесных почвогрунтов под воздействием колесных движителей [Текст] / Е.Г. Хитров, В.Е. Божбов, Д.А. Ильюшенко // Системы. Методы. Технологии. 2014. № 4 (24). С. 122-126.
  • 2. Григорьев, И.В. Исследование коэффициента сопротивления передвижению колесных лесных машин [Текст] / И.В. Григорьев, В.А. Макуев, А.И. Никифорова, Е.Г. Хитров, В.В. Устинов, С.Ю. Калинин // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. 2014. № S2. С. 36-41.
  • 3. Никифорова, А.И. Определение осадки при движении

лесозаготовительной машины по двуслойному основанию [Текст] / А.И. Никифорова, Е.Г. Хитров, А.А. Пелымский, О.И. Григорьева // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия: Естественные и технические науки. 2014. № 2 (139). С. 87-91.

  • 4. Хитров, Е.Г. Расчет конусного индекса по величине модуля деформации лесного почвогрунта [Текст] / Е.Г. Хитров, Г.В. Григорьев, И.Н. Дмитриева, Д.А. Ильюшенко // Системы. Методы. Технологии. 2014. № 4 (24). С. 127-131.
  • 5. Григорьев, И.В. Экспериментальное определение времени релаксации напряжений лесного грунта [Текст] / И.В. Григорьев, А.И.

Никифорова, А.А. Пелымский, Е.Г. Хитров, А.М. Хахина // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия: Естественные и технические науки. 2013. № 8 (137). С. 77-80.

6. Rohani, В. Correlation of mobility cone index with fundamental engineering properties of soil [Текст] / В. Rohani, G.Y. Baladi // U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station. 1981. 41 p.

Хахина Анна Михайловна, канд. техн. наук, доцент кафедры "Компьютерные интеллектуальные технологии" института информационных технологий и управления ФГАОУ ВПО «Санкт-Петербургский

государственный политехнический университет Петра Великого», г. Санкт- Петербург, РФ

Григорьев Глеб Владимирович, канд. техн. наук, доцент кафедры промышленного транспорта ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский

государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова», г. Санкт- Петербург, РФ

УДК 681.515.001.5

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >