Construcción y verificación experimental del modelo de presión-hundimiento del suelo en terreno inclinado
Autores: Pan, Guanting; Sun, Jingbin; Wang, Xiaole; Yang, Fuzeng; Liu, Zhijie
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Construcción y verificación experimental del modelo de presión-hundimiento del suelo en terreno inclinado
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Presión del suelo
Modelo de hundimiento
Terreno inclinado
Compactación del suelo
Estructura del tren de rodaje
Parámetros de presión-hundimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
La construcción de un modelo científico y efectivo de presión-hundimiento del suelo en condiciones de terreno inclinado tiene una importancia orientadora importante para la investigación del efecto de compactación del suelo. También es importante para el cálculo teórico de la resistencia al avance y la optimización del diseño de la estructura del tren de rodaje de tractores de oruga metálicos en laderas (HMTs). El modelo clásico de presión-hundimiento de Bekker no considera la influencia del contenido de agua del suelo, la densidad aparente, el ángulo de la pendiente y otros factores; por lo tanto, no se puede utilizar directamente para investigar la relación entre la compactación del suelo y su hundimiento en condiciones de terreno inclinado. Para resolver este problema, este estudio primero verificó que el contenido de agua del suelo y la densidad aparente ejercen efectos significativos en la relación presión-hundimiento en condiciones de terreno plano. En segundo lugar, se realizó una prueba de presión-hundimiento utilizando el método de diseño de combinación ortogonal de rotación cuadrática, y se tuvieron en cuenta el contenido de agua del suelo, la densidad y el ángulo de la pendiente. Se obtuvieron las curvas de presión-hundimiento de suelos en pendiente de Yangling y Yangxian en la provincia de Shaanxi, y Huining y Jingning en la provincia de Gansu. Luego se calcularon los parámetros de presión-hundimiento (exponente de hundimiento, módulo cohesivo y módulo de fricción) utilizando el método de mínimos cuadrados ponderados. En tercer lugar, se obtuvo la relación matemática entre los parámetros y el contenido de agua del suelo, la densidad aparente y el ángulo de la pendiente. Luego, se modificó el modelo de Bekker para obtener el modelo de presión-hundimiento de terreno inclinado. Finalmente, se utilizó el método de variable de control bajo un ángulo de pendiente de 10 grados, contenido de agua del suelo del 10% y densidad aparente de 2 mg·m para validar el modelo. Los resultados revelaron que el error cuadrático medio entre el valor de presión calculado del modelo y el valor medido del sensor de presión de la película fue de 1.614, 1.601 y 0.822, respectivamente. En la operación dinámica de un prototipo de tractor de ladera, las presiones calculadas entre las ruedas de apoyo estaban cerca de los valores medidos. Indica que el modelo modificado de presión-hundimiento del suelo es más adecuado para calcular la fuerza en la parte inferior de la pista entre las ruedas de apoyo. También puede proporcionar una base teórica importante para calcular con precisión los parámetros de presión-hundimiento del suelo en terrenos inclinados. Además, este enfoque podría proporcionar apoyo teórico y técnico para la disposición racional de los trenes de rodaje de HMT para reducir el hundimiento del suelo y la resistencia al avance.
Descripción
La construcción de un modelo científico y efectivo de presión-hundimiento del suelo en condiciones de terreno inclinado tiene una importancia orientadora importante para la investigación del efecto de compactación del suelo. También es importante para el cálculo teórico de la resistencia al avance y la optimización del diseño de la estructura del tren de rodaje de tractores de oruga metálicos en laderas (HMTs). El modelo clásico de presión-hundimiento de Bekker no considera la influencia del contenido de agua del suelo, la densidad aparente, el ángulo de la pendiente y otros factores; por lo tanto, no se puede utilizar directamente para investigar la relación entre la compactación del suelo y su hundimiento en condiciones de terreno inclinado. Para resolver este problema, este estudio primero verificó que el contenido de agua del suelo y la densidad aparente ejercen efectos significativos en la relación presión-hundimiento en condiciones de terreno plano. En segundo lugar, se realizó una prueba de presión-hundimiento utilizando el método de diseño de combinación ortogonal de rotación cuadrática, y se tuvieron en cuenta el contenido de agua del suelo, la densidad y el ángulo de la pendiente. Se obtuvieron las curvas de presión-hundimiento de suelos en pendiente de Yangling y Yangxian en la provincia de Shaanxi, y Huining y Jingning en la provincia de Gansu. Luego se calcularon los parámetros de presión-hundimiento (exponente de hundimiento, módulo cohesivo y módulo de fricción) utilizando el método de mínimos cuadrados ponderados. En tercer lugar, se obtuvo la relación matemática entre los parámetros y el contenido de agua del suelo, la densidad aparente y el ángulo de la pendiente. Luego, se modificó el modelo de Bekker para obtener el modelo de presión-hundimiento de terreno inclinado. Finalmente, se utilizó el método de variable de control bajo un ángulo de pendiente de 10 grados, contenido de agua del suelo del 10% y densidad aparente de 2 mg·m para validar el modelo. Los resultados revelaron que el error cuadrático medio entre el valor de presión calculado del modelo y el valor medido del sensor de presión de la película fue de 1.614, 1.601 y 0.822, respectivamente. En la operación dinámica de un prototipo de tractor de ladera, las presiones calculadas entre las ruedas de apoyo estaban cerca de los valores medidos. Indica que el modelo modificado de presión-hundimiento del suelo es más adecuado para calcular la fuerza en la parte inferior de la pista entre las ruedas de apoyo. También puede proporcionar una base teórica importante para calcular con precisión los parámetros de presión-hundimiento del suelo en terrenos inclinados. Además, este enfoque podría proporcionar apoyo teórico y técnico para la disposición racional de los trenes de rodaje de HMT para reducir el hundimiento del suelo y la resistencia al avance.