基于CDEM-MPM耦合的软地面车辆侵入规律研究

摘要

载荷装备通过软土地面会引起了软土地面的变形,车轮侵入软土的深度是软土地面装备通行性评估的重要参数。本文提出了连续-非连续单元法(Continuum-discontinuum Element Method,CDEM)与物质点法(Material Point Meth⁃od,MPM)耦合的数值计算方法,建立了车轮-软土地面耦合模型,模拟了车轮和软土地面相互作用过程,定量分析车轮载重、软土弹性模量、软土强度参数(黏聚力、摩擦角)与软土表面压应力、侵入深度等参数之间的关系,获得车轮侵入软土深度的变化规律。研究表明:软土侵入深度与车轮载重接近线性正相关,相对改变量约为179%;与弹性模量非线性负相关,相对改变量约为23%;与强度参数非线性负相关,相对改变量约为164%。当车轮载重一定时,非线性变化的车轮侵入深度对软土强度参数更敏感。建立强度参数(黏聚力、摩擦角)和侵入深度变化的三维关系,可为软土地面装备通行性评估中现场待测的关键参数提供理论依据。