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基于大流量磨料水铣效应的混凝土水铣工程车的基础研究

作　者: 胡海涛
导　师: 杨林
学　校: 重庆交通大学
专　业: 交通运输工程
关键词: 工程车辆混凝土水铣数值模拟实验研究设计模式
分类号: TU64
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

混凝土清除修复技术广泛运用于道路、隧道、桥梁等工程维修中，传统的机械式混凝土破碎技术存在砂尘大、震动大、噪声大、工效低、劳动强度大等问题。混凝土水铣技术是目前国外迅速发展的一种混凝土破碎技术，具有高效率、高质量、选择性、安全环保、适应性广等特点。但因泵压过高、进口设备过于昂贵、国产化难度较大等原因，限制了其发展。本文基于大流量磨料水铣效应，大流量磨料水铣具有强冲蚀能力，低压力特点，提出了混凝土水铣工程车的概念，从作用机理、性能规律和设计模式等方面，对其进行应用基础研究。①应用ANSYS/LS-DYNA软件，建立宏观开裂和细观损伤有限元分析模型，对单磨料颗粒冲击破碎混凝土的动态作用进行数值模拟研究。研究表明：被加速的磨料颗粒冲击混凝土表面，瞬间形成破碎和新裂纹，引发的冲击波造成二次破坏，水流冲走破碎的部分，露出新的表面，形成循环，最终形成漏斗冲蚀。②利用高压水射流实验台，基于正交试验法进行了大流量磨料射流冲蚀混凝土实验研究。结果表明，磨料射流可以有效降低混凝土破碎工作压力一个数量级；影响混凝土冲蚀性能的主要因素依次是射流压力、磨料重量、冲蚀靶距。③分析了混凝土水铣工程车的功能结构特点；确定了水铣工程车的设计模式系列类型，选定了部分类型的参数范围。研究证明了基于大流量磨料水铣效应的混凝土水铣工程车的可行性，探明了其基本规律，为混凝土水铣工程车的后续研发做前期基础准备。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-15
  1.1 研究背景  8-11
  1.2 国内外水铣研究现状  11-13
    1.2.1 国外射流破碎研究现状  11-12
    1.2.2 国内射流破碎研究现状  12-13
  1.3 研究内容和思路  13-14
    1.3.1 研究内容  13-14
    1.3.2 技术路线  14
  1.4 研究目的和意义  14-15
第二章水铣工程车工作机理研究  15-29
  2.1 混凝土损伤破坏机理分析  15-17
    2.1.1 混凝土的力学性能  15
    2.1.2 裂纹的发展  15-16
    2.1.3 混凝土的变形及破坏机理  16-17
  2.2 基于 ANSYS/LS-DYNA 的单颗粒磨料冲蚀混凝土数值仿真  17-27
    2.2.1 Ansys/Ls-Dyna  17-18
    2.2.2 ANSYS 建模前处理过程  18-23
    2.2.3 仿真结果分析  23-27
  2.3 磨料射流冲蚀混凝土机理分析  27-28
  2.4 小结  28-29
第三章水铣工程车性能规律试验研究  29-43
  3.1 实验考察指标及其测试方法  29-30
  3.2 试验装置  30-34
    3.2.1 试验平台  30-32
    3.2.2 试件与夹具  32-34
  3.3 试验内容  34-36
    3.3.1 正交试验表设计  34-35
    3.3.2 试验主要步骤  35-36
  3.4 实验数据处理及分析  36-40
    3.4.1 正交试验的一般分析方法  36-38
    3.4.2 试验结果的方差分析及显著性检验  38-40
  3.5 单个因素对水铣效果影响分析  40-42
    3.5.1 压力对水铣效果影响分析  40-41
    3.5.2 磨料重量对水铣效果影响分析  41
    3.5.3 靶距对水铣效果影响分析  41-42
  3.6 小结  42-43
第四章水铣工程车的设计模式研究  43-49
  4.1 混凝土水铣工程车功能和特点  43-44
  4.2 模式块划分和设计  44-48
    4.2.1 模式块划分  44-45
    4.2.2 车辆模块  45-46
    4.2.3 高压水供给模块  46-47
    4.2.4 磨料供给模块  47
    4.2.5 执行机构模块  47
    4.2.6 附加模块  47-48
  4.3 小结  48-49
第五章结论与展望  49-51
  5.1 结论  49
  5.2 展望  49-51
致谢  51-52
参考文献  52-55
在学期间发表的论著及参与的科研项目  55

基于大流量磨料水铣效应的混凝土水铣工程车的基础研究

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