МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГРУНТА В ПРОЦЕССЕ ЕГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ ВЫКОПОЧНОЙ МАШИНЫ

О.Р. Дорняк, М.В. Драпалюк, И.В. Казаков, Э.С. Оруджов

Скачать

№ 2 (34)

Технологии. Машины и оборудование

Сведения об авторах

Дорняк Ольга Роальдовна – доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой электротехники, теплотехники и гидравлики

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», г. Воронеж, Российская Федерация

e-mail: ordornyak@mail.ru

Драпалюк Михаил Валентинович – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», г. Воронеж, Российская Федерация

e-mail: md@vglta.vrn.ru

Казаков Игорь Владимирович – кандидат технических наук, заведующий отделом механизации лесохозяйственных работ и стандартизации

ФБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства», г. Пушкино, Российская Федерация

e-mail: inqm@yandex.ru

Оруджов Эльман Саядович – аспирант

ФГБОУ ВО «ВГЛТУ», г. Воронеж, Российская Федерация

 

Аннотация: 

Выкопочная машина ВМ-1,3А для механизированной обработки почвы в питомниках имеет высокую производительность и обеспечивает выкопку саженцев с минимальным повреждением корневой системы. В работе предложена математическая модель, которая позволяет прогнозировать разрушение почвенного слоя в зависимости от свойств почвы и от кинематических и конструктивных параметров выкопочной машины. В математическую модель включены нестационарные уравнения движения грунта, реологическое уравнение состояния Рамберга-Осгуда, записанное для сложного напряжённого состояния, соотношения Коши для конечных деформаций, критерий разрушения почвенного слоя, начальные и граничные условия. Сформулированная нестационарная начально-краевая задача является нелинейной. В работе выполнен ее численный анализ. Проведенные расчеты показали существенно неоднородный характер полей перемещений и интенсивности напряжений. Рассмотренный режим работы выкопочной машины приводит к значительной деформации свободной поверхности, что способствует разрыхлению почвенного слоя и освобождению корневой системы саженцев. Разработанная вычислительная технология моделирования упругопластического деформирования почвенного фрагмента со свободной поверхностью может быть полезна при разработке эффективных режимов эксплуатации выкопочной машины для различных видов почв.

 

Ключевые слова: 

математическое моделирование, грунт, напряженно-деформированное состояние, выкопочная машина

 

Для цитирования: 

Математическая модель напряженно-деформированного состояния грунта в процессе его взаимодействия с рабочими органами выкопочной машины / О. Р. Дорняк, М. В. Драпалюк, И. В. Казаков, Э. С. Оруджов // Лесотехнический журнал. – 2019. – Т. 9. – № 2 (34). – С. 157–163. – Библиогр.: с. 162–163 (14 назв.). – DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2019.2/17.

 

Литература: 

1. Бартенев, И. М. Совершенствование технологий и средств механизации лесовосстановления : моногр. / И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк, В. И. Казаков. – М. : ФЛИНТА: Наука, 2013. – 208 с.

2. Бартенев, И. М. Современное развитие конструкций лесопосадочных машин за рубежом / И. М. Бартенев, И. В. Попов // Лесотехнический журнал. – 2014. – № 2 (14). – С. 203-216.

3. Казаков, И. В. Машины, технология и оборудование для лесных питомников : моногр. / И. В. Казаков. – Пушкино : ВНИИЛМ, 2004. – 60 с.

4. Драпалюк, М. В. Совершенствование технологических операций и рабочих органов машин для выращивания посадочного материала и лесовосстановления : дис. … д-ра техн. наук: 05.21.01: защищена 30.03.2007 / М. В. Драпалюк. – Воронеж, 2006. – 415 с.

5. Дручинин, Д. Ю. Математическая модель взаимодействия рабочего органа выкопочной машины с почвой и корнями растений / Д. Ю. Дручинин, О. Р. Дорняк, М. В. Драпалюк // Электронный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. – 2011. – № 68 (04). – Режим доступа: http://www.ej.kubagro.ru/2011/04/pdf/13.pdf.

6. Седов, Л. И. Механика сплошной среды / Л. И. Седов. – М. : Наука, 1976. – Т. 1. – 536 с.; Т. 2. – 584 с.

7. Друккер, Д. Механика грунтов и пластический анализ или предельное проектирование / Д. Друккер, В. Прагер // Механика. Новое в зарубежной науке. Вып. 2: Определяющие законы механики грунтов. –
М. : Мир, 1975. – C. 166-177.

8. Когаев, В. П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность : справ. / В. П. Когаев, Н. А. Махутов, А. П. Гусенков ; под. ред. К. В. Фролова. – М. : Машиностроение, 1985. – 224 с.

9. Ramberg, W. Description of stress-strain curves by three parameters / W. Ramberg, W. R. Osgood // National Advisory Committee For Aeronautics. Technical Note. – 1943. – No. 902.

10. Салихова, Н. К. Численное моделирование технологического процесса осадки стальной заготовки / Н. К. Салихова // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная математика и механика. – 2014. – № 1. – С. 39-46.

11. Котляревский, В. А. Прочность и защитные свойства специальных сооружений. Методы расчета и программные средства / В. А. Котляревский. – Магнитогорск : ООО «ВЕЛД», 2014. – 86 с.

12. Surface Topography Formation in a Region of Plate Collision : Mathematical Modeling / S. N. Korobeinikov [et al.] // J. Appl. Mech. Tech. Phys. – 2012. – No. 53:4. – P. 577-588.

13. Ториков, В. Е. О физических параметрах суглинистой почвы / В. Е.Ториков, С. И. Старовойтов, Н. Н. Чемисов // Земледелие. – 2016. – № 8. – С. 19-21.

14. Gallo, P. Some considerations on the J-integral under elastic-plastic conditions for materials obeying a Ramberg-Osgood law / P. Gallo, F. Berto // Физическая мезомеханика. – 2015. – Т. 18. – № 5. – P. 27-34.