沥青路面冷铣刨切削机理研究

摘要

目前路面冷铣刨切削以其较高的作业效率和作业质量，已成为沥青路面维护时清除原有路面的最主要方式。沥青路面冷铣刨切削机理的研究对于沥青路面冷铣刨理论和技术的发展、改进铣刨机设计、提高铣刨机作业效率等，无疑具有根本性的意义。沥青路面冷铣刨切削作业时刀具的运动方式与稳定土拌合机、滚筒采煤机和隧道掘进机同属于旋转切削，但是作业介质和作业机理完全不同。
　　本文首先对比探讨多种沥青混凝土本构模型，最后选定JC本构模型来表征材料特性；其次，通过对铣刨转子的结构和工作原理进行理论研究，推导出刀尖运动轨迹与刀具受力表达式，并利用MATLAB描述了不同速度下刀尖的运动轨迹与刀尖速度变化规律以及不同刀具参数对于切削力的变化规律；然后在ABAQUS软件环境下对不同切削速度以及不同切削深度下的应力与应变、切削温度以及能量损耗等方面能进行多次模拟仿真，得到刀具刀尖处应力集中，所受应力最大，等效应变随速度影响较小，在1.5左右波动，这和采用的剪切失效准则相关；切削速度对于切削温度有较为明显的影响；得到切削温度与切削深度变化规律，切削深度越深加剧了刀具的磨损，并且切屑带走的热量引起损伤能量增加；切削深度对于切削力有较为明显的影响。故对切削速度与切削深度的合理深入研究是有一定必要性的。本文采用虚拟数值技术进行实际作业过程的模拟，能够在理想状态下顾全材料特性，并可以了解整个切削路面的瞬时过程，得到的变化云图与数据对实际工况具有一定参考意义。同时可以对作业机理的分析作出预测或验证，对切削机理深入研究提出了新思路，而且仿真分析也对刀具的设计、材料选择以及切削过程中的切削速度和切削深度选用上具有很大指导意义。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外相关铣削机理研究

1.3论文研究意义以及课题的提出

1.4本文主要研究内容

第二章 沥青混凝土与铣削机理研究

2.1沥青混凝土概述

2.2沥青混凝土特性

2.3铣削路面各层的特点分析

2.4沥青混凝土本构模型

2.5路面切削破坏机理

2.6本章小结

第三章 路面铣削运动学与刀具受力分析

3.1铣削转子

3.2铣刨刀具分析

3.3铣刨刀具的运动学分析

3.4铣削刀具受力分析

3.5本章小结

第四章 沥青路面切削仿真模型

4.1沥青混凝土的基本假定

4.2软件概述

4.3有限元仿真技术

4.4有限元模型的验证

4.5本章小结

第五章 沥青路面切削仿真结果与分析

5.1铣刨刀具旋转铣削向平移切削的假设

5.2有限元切削仿真过程

5.3切削速度与切削特性关系

5.4切削深度对切削影响

5.5 本章小结

结论

结论

展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢