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液压振动锤桩振系统建模仿真

作　者: 李湖胜
导　师: 黄东胜
学　校: 长沙理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 液压振动锤计算机仿真两自由度
分类号: TU67
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 244次
引　用: 2次
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内容摘要

随着高层建筑和大型港口及桥梁对桩基础要求和社会对建筑施工环保要求的不断提高,桩基施工设备的进一步发展已变得越来越迫切。振动沉桩机凭借其独特的性能和优势,己逐渐成为了各国研究和发展的重点。液压振动桩锤是一种以油压力为驱动力产生偏心激振、强迫桩土振动,使沙土液化以实现轻松沉桩的新型环保型桩工机械。国内液压振动桩锤设计理论很落后,也没有自己成熟的产品;国外液压振动锤问世己有二十多年历史,产品相对成熟,但对沉桩理论、尤其对沉桩阻力研究还远远不够。国内外液压振动桩锤产品存在着这样的共同问题:一方面,目前各种液压振动桩锤液压控制技术水平低下,功能普遍比较简单,另一方面,调频调矩机构复杂,导致机械故障率普遍较高,制约了设备向高性能的发展。论文主要研究内容和结论概括如下一、本文对国内外振动桩锤的发展进行了综合叙述和分析。介绍了振动锤的理论研究现状、国内外的发展现状、桩锤结构原理以及典型的液压系统。并对振动桩锤无级调频调矩机构进行了详细的总结分析。二、研究液压振动桩锤打击过程中的两自由度数学模型,基于数学模型进行计算机仿真及分析。根据桩锤振动过程仿真曲线结果,研究桩锤振动过程中,桩锤位移、速度、加速度变化规律,仿真研究结果将对液压振动锤的改进和参数优化设计提供指导。并为进一步研究生产样机提供了理论依据。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-15
  1.1 研究背景  10-12
  1.2 振动沉桩研究现状  12-14
    1.2.1 关于振动沉桩的几种理论  12-13
    1.2.2 振动沉桩建模研究现状  13-14
  1.3 本文主要研究内容  14-15
第二章液压振动锤基本原理分析  15-21
  2.1 振动桩锤的分类  15-16
  2.2 国外液压振动桩锤结构原理及其液压系统分析  16-20
    2.2.1 液压振动桩锤工作原理  16
    2.2.2 液压振动桩锤典型液压系统的工作原理  16-20
  2.3 本章小结  20-21
第三章桩振系统建模分析  21-38
  3.1 振动沉桩机基本构成  21-22
  3.2 激振器工作原理  22-23
  3.3 桩机的单自由度数学模型及振动分析  23-24
  3.4 桩机的两自由度数学模型及振动分析  24-26
  3.5 振动锤两自由度振动系统建模  26-31
    3.5.1 拉格朗日方程能量参数法  26-27
    3.5.2 牛顿第二定律分析法  27-28
    3.5.3 振动锤两自由度模型方程求解固有频率和主振型  28-31
  3.6 振动锤主要参数的设计与计算  31-37
  3.7 本章小结  37-38
第四章桩振系统仿真研究  38-66
  4.1 基于MATLAB 软件的数值仿真  38
  4.2 仿真方案的确定  38-41
  4.3 仿真系统主要参数的确定  41-42
  4.4 数值仿真  42-66
    4.4.1 稳态仿真结果  43-45
    4.4.2 改变减振横梁质量仿真结果及分析  45-47
    4.4.3 改变减振弹簧刚度仿真结果及分析  47-49
    4.4.4 改变激振频率仿真结果及分析  49-57
    4.4.5 改变激振力仿真结果及分析  57-60
    4.4.6 改变土体阻尼和刚度仿真结果及分析  60-66
第五章振动锤沉桩试验研究  66-72
  5.1 试验目的和研究内容以及试验方法  66
  5.2 试验条件  66-67
  5.3 实验数据及其分析  67-70
    5.3.1 激振频率对沉桩的影响  67-69
    5.3.2 偏心力矩对沉桩的影响  69-70
  5.4 试验结论  70-72
结论与展望  72-74
参考文献  74-77
致谢  77-78
附录 A 攻读硕士学位期间发表论文  78

液压振动锤桩振系统建模仿真

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