Лекция 7. Математическое моделирование технико-технологических систем: особенности и методы решения проблем моделирования Карагандинский государственный технический университет

Взаимосвязь исходных подсистем, составляющих технологию производства работ на строительном объекте Формулирование требований к конечному результату технологии воздействия на обрабатываемую среду Формулирование требований к конечному результату технологии производства работ на строительном объекте Обрабатываемая среда (свойства) Средства механизации (инструмент ) Организация производства работ Режимы работы средств механизации по рациональному воздействию на обрабатываемую среду Формирование представлений об обработанной среде и ее свойствах Выбор средств механизации и их рациональных параметров и режимов работы для воздействия на конкретную среду Формирование рациональной последовательности воздействия средств механизации на обрабатываемую среду при условии обеспечения минимальной энергоемкости процесса Установление конечных требований к строительному объекту Выбор и обоснование рациональной технологической последовательности движения средств механизации на строительном объекте с учетом их рациональной технологии воздействия на обрабатываемую среду Общие требования к организации производства работ и контроль над качеством технологического процесса 123 Структурная схема основных составляющих технологии производства работ на строительном объекте

РАСЧЁТНАЯ СХЕМА УДАРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА И ГРУНТА (ОДНОМЕРНАЯ МОДЕЛЬ) Допущения и ограничения, принятые в одномерной модели: грунт разбит на элементарные слои равной толщины l с одинаковыми свойствами; промежуточная плита отсутствует, удар наносится рабочим органом (РО) массой m 1 по грунту; отсутствие деформаций грунта, связанных с фильтрацией и упругой деформацией воды; сжатие слоя грунта происходит за счёт уменьшения объёма воздушных пор (сжатие и/или частичное растворение в воде газообразной составляющей упругого полупространства (УП); площадь деформируемого слоя грунта равна площади РО; скорость РО и деформированных слоёв грунта изменяется дискретно от слоя к слою; сила трения боковой поверхности РО о грунт не учитывается; влияние приложенной нагрузки на нижележащие слои грунта проявляется после полной деформации вышележащих слоёв.

МОДЕЛИРОВАНИЕ УДАРНОГО ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА С ГРУНТОМ где Т – кинетическая энергия падающего рабочего органа, U Стр – структурная прочность деформируемого грунта, U Скл – потенциальная энергия упругой деформации скелета грунта, U – потенциальная энергия деформации (сжатия) грунта, А – работа по перемещению масс рабочего органа и ранее деформированных слоёв грунта на величину деформации Δl, А Тр – работа сил трения уплотненных слоёв грунта об окружающий недеформированный грунт на величине деформации Δl. Нескомпенсированная (остаточная) кинетическая энергия T i после i-го слоя Условие прекращения процесса уплотнения Кинетическая энергия падающего рабочего органа где n – число элементарных слоёв.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ГРУНТА НЕНАРУШЕННОЙ СТРУКТУРЫ Па·с Время удара, с Модель вариант 1 (теор.) Модель вариант 2 (теор.) Модель вариант 3 (теор.) Экспериментальные данные проф. Хархуты Н.Я. Теоретические данные проф.Тарасова В.Н ,0150 0,0150, ,02750,02720,01960,0200, ,03740,03660,02540,0250, ,04510,04350,03100,0300, ,05060,04850,03600,0350,038 С.Р. Месчян А.В. Грузин Вар.1 Вар.2 Вар.3

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА УДАРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РАБОЧЕГО ОРГАНА И ГРУНТА (ДВУХМЕРНАЯ МОДЕЛЬ) Выпор Зона уплотнения Рабочий орган Многоцелевое навесное оборудование на базе экскаватора ЭО-2621: 1 – базовая машина; 2 – корпус-навеска гидромолота простого действия; 3 – активатор; 4 – рабочий орган Ж.В. Буссинеск

АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ МОДЕЛИ В ГРУНТЕ Расчётная схема сил, действующих на модель

АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ МОДЕЛИ В ГРУНТЕ Расчётная схема сил, действующих на модель

Изменение скорости движения модели в грунте (а) и глубины её погружения (б). Масса модели m=0,56 кг, высота падения h=0,05 м а)б) Изменение скорости движения в грунте модели различной массы:(а) - m=0,27 кг; (б) - m=0,47 кг АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ МОДЕЛИ В ГРУНТЕ а)б)

АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ МОДЕЛИ В ГРУНТЕ а)б) в)г) Изменение скорости модели массой 0,56 кг в грунте для различной высоты падения: (а) – 0,016м; (б) – 0,041м; (в) – 0,073м; (г) – 0,100м