Введение к работе
Актуальность темы. В различных отраслях промышленности широко применяют ударные машины для выполнения работ, связанных о возбуждением в обрабатываемом материале значительных по величине усилий, приводящих к разрушению материала, его существенному деформированию (например, машины для штамповки и ковки деталей и заготовок, разрушения горных пород, погружения свай и т. д.). Отличительным свойством ударных машин является их способность передавать во внешнюю среду усилия большой величины при относительно малой мощности источника энергии.
В диссертационной работе рассматривается математическое моделирование ударных явлений в стержнях переменного сечения, являющихся элементами ударных систем, с учетом их взаимодействия с внешней средой, которое не может быть осуществлено другими методами или весьма затруднительно. Разработана эффективная методика динамического расчета забивных свай, как систем с распределенными параметрами с учетом рассеяния энергии. Поэтому тема диссертации является актуальной.
Автор защищает:
-
Методику динамического расчета стерзкней при продольном ударе с учетом взаимодействия с внешней средой и рассеяния энергии в элементах ударной системы.
-
Методику расчета перемещений и напряжений в стержнях на примере ударного погружения свай в грунт, а также методику расчета несущей способности сваи.
-
Результаты исследования прочности и динамики забивки свай, изготовленных из бетонов различных видов.
-
Новые конструкции свай и методику выбора параметров прокладки между молотом и сваей, удлиняющей время удара и снижающей ударные напряжения при забивке.
Цель работы: Разработка нового подхода при математическом моделировании ударных явлений в стержнях с учетом взаимодействия с внешней ореЛой но. примере забивки свай с помощью дизель-молотое.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:
1. Разработана методика динамического расчета стержней, рассматриваемых как системы с распределенными параметрами, с учетом взаимодействия с внешней средой при ударном воздействии.
-
Исследовано влияние внешней среды ка скорость движения стержней после удара на примере забивки свай в грунт.
-
Разработана методика расчета напряжений и перемещений в различных сечениях сваи во время забивки в грунт и исследованы возможности позышекия эффективность процесса забивки.
-
Исследованы возможности применения для изготовления свай различных видов бетона, а также эффективность новых конструктивных решений, таких, например, как отражатель обратной волны, снижающий динамические напряжения, оптимальным образом подобранные характеристики прокладки, увеличивающие время удара и мало изменяющие скорость погружения, рациональное армирование оголовка с в сій.
-
Апробированы основные результаты научных исследований путем опытно-промышленных испытаний и внедрения их в производство.
Научная новизна. Разработана методика динамического расчета напряженного и деформированного состояния стержней с учетом взаимодействия с внешней средой при ударном воздействии, основанная на использовании амплитудно-фазо-частотных характеристик стержней, рассматриваемых как системы с распределенными параметрами.
Разработана методика динамического расчета свай при их ударном погружении в грунт, как систем с распределенными параметрами с учетом рассеяния энергии, позволяющая достоверно описывать поведение всех элементов системы забивки (молот, наголовник, прокладка, свая, грунт) с учетом нелинейных свойств грунтов.
Практическая ценность и реализация работы.
Разработанная методика и программа дают возможность описывать вибрационное состояние стержней при продольном ударе с учето> взаимодействия с внешней средой, что позволяет, например, прі проектировании свай принимать технические решения, обеспечивающие снижение стоимости их изготовления при обеспечении надежности.
Предложены: - отражатель обратной волны, снижающий напряжени: в сваях при забизке; - новая схема армирования в оголовке сваи повышающая несущую способность свай в период забивки. Определен оптимальные характеристики прокладки, удлиняющие время удара снижающие ударные напряжения в теле сваи.
Разработаны и внедрены на предприятии СУМР "Инжстрой" г. Уль яновскз конструктивные и технологические рекомендации по забив*; железобетонных свай с ненапрягаемой арматурой.
Апробация работы. Основные результаты доложены и представлеь на XV международной НТК "Математические модели, методы потенцна..'
5 и конечных элементов в механике деформируемых тел" в С.-Петербурге в 1996 г.; семинаре кафедры "Сопротивление материалов" УлГТУ в 1996 г.; научно-техническом семинаре кафедр "Технология машиностроения" и "Металлорежущие станки и инструменты" УлГТУ в 1996 г.; научно-техническом семинаре кафедры "Механика и теория управления" УлГУ в 1997 г.; научно-технических советах строительного и машиностроительного факультетов УлГТУ в 19S7 г. , а также на ежегодных НТК УлГТУ в 1993-1996 г.г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 2 патента.
Структурі и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы (122 наименования) и приложений, включает 93 страницы машинописного текста, 6 таблиц и 31 рисунок.
