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考虑打桩反弹的组合锤头冲击过程的动态特性分析
  • ISSN号:1672-7207
  • 期刊名称:《中南大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:TH113.1[机械工程—机械设计及理论] U415.5[交通运输工程—道路与铁道工程]
  • 作者机构:中南大学机电工程学院,湖南长沙410083
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51175518); 湖南省科技型中小企业技术创新基金资助项目(12C26214305029)
中文摘要:

针对打桩过程中桩体容易损坏的现象,提出一种在锤体内腔填充质量块的组合锤头打桩的新型锤击模型。运用键合图理论对锤击系统建模,为模拟打桩反弹时各质量块与垫层接触、分离的非线性特性,引入开关类量的键合图元件功率结型结构(SPJ),采用集中参数搭建锤击系统的键合图模型,据此建立可统一表达系统所有运动状态的数学模型。利用量纲一分析法推导锤击力的数值解,并基于Matlab软件仿真分析填充质量块和垫层参数对锤击力的影响。通过试验验证该模型的准确性。研究结果表明:采用组合锤头时,锤击力波形出现2个峰值,且峰值减小,这不仅可以保护桩体,而且可提高能量传递效率;各参数中,填充质量块和锤垫对锤击性能的影响最大,砧坐垫的影响次之,桩垫的影响最小。该模型可用于锤击系统的参数优化研究及动态特性分析。

英文摘要:

In view of the phenomenon of pile body damage in the process of pile driving, the impact model of composite hammer filled with mass in the inner cavity was proposed. The lumped parameter method was used to establish the bond graph model of impact model, which introduced the concept of switched power junctions(SPJ) to represent the nonlinear characteristics of contact and separation between masses and cushions, and then the system equations were derived from the model in a unified way. The method of dimensionless analysis was used to analyze the effect of various parameters on the impact force within the Matlab environment. The model was verified experimentally. The results show that the composite hammer causes a lower crest and a longer effective impact time as it has more than one force wave, which also protects the pile body and improves the efficiency of energy transfer. The filling mass and the hammer cushion have the greatest effects on the performance of the hammer, the anvil cushion is the second, and the pile cushion is the smallest.The method can be used to the optimum design and dynamic analysis of the hammer impact system.

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期刊信息
  • 《中南大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:中南大学
  • 主编:黄伯云
  • 地址:湖南长沙中南大学校本部
  • 邮编:410083
  • 邮箱:zngdxb@csu.edu.cn
  • 电话:0731-88879765
  • 国际标准刊号:ISSN:1672-7207
  • 国内统一刊号:ISSN:43-1426/N
  • 邮发代号:42-19
  • 获奖情况:
  • 首届全国优秀科技期刊评比一等奖,第二届全国优秀科技期刊评比一等奖,首届中国有色金属工业优秀科技期刊评比一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:20874