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为了强化压实过程,本文提出多频合成振动压实方法,即任一时刻有多个激振频率及其对应的振幅同时作用于被压实材料上,使被压实材料大小不同的颗粒同时处于共振状态的压实方法,并以双频合成振动压实为例进行了理论分析、试验和动力学仿真研究。 理论上分析了频率和振幅的合成对合成振动的影响,得出两频率比取值应为有理数,建议高频频率取36~65Hz,低频频率取20~30Hz;两激振频率的初始相位差应为φ=π/2(1-λ)或φ=3π/2(1-λ),高频名义振幅和低频名义振幅的取值应分别低于在单频激振下的取值,建议低频名义振幅取0.8~1.6mm,高频名义振幅取0.4~0.6mm。 设计并制造了双频合成振动压路机,并对其进行了参数优化试验、不同激振方式的对比试验和不同被压实材料的适应性试验,参数优化实验可得此样机在级配土的最佳工作参数组合为:低频频率取24Hz,频率比取1:3,低频振幅取1.0mm,振幅比取2:1,两频率的初始相位差取0°和激振器初始相位差取90°;不同激振方式的对比试验中,与同等规格的普通单频振动压路机相比,表层压实度提高了3.36%,下层压实度提高了4.28%,达到相同压实度所需的压实遍数减少了1/3:不同被压实材料的适应性实验可知,振动压实12遍后,黄土的表层压实度为87.04%,下层压实度为76.34%;粉土的表层压实度为90.25%,下层压实度为86.08%。 建立了能基本反映压实过程的动力学模型,结合动力学模型仿真和试验结果进行了土壤参数动态识别、振动压路机动态响应分析和工作参数优化,得出了在静压两遍、振压三遍和压实终了时的土壤刚度值和阻尼值、各参数对样机动态响应的影响和样机工作参数的取值范围,为样机设计、现有设计参数的修正和智能化发展提供了参考。 研究证明,多频合成振动压实是一种非常有效、实用的强化压实方法,其研究成果可供工程应用参考。