DSc in Engineering
д-р техн. наук
Based on the results of theoretical studies and field tests, the mathematical modeling is performed for the processes of soil deformation and compaction during operation and after stopping of a wheeled tractor. The purpose of the study is to develop the earlier proposed calculating method of stress-strain state and soil compaction indicators during the operation of tractor and under soil creep after its stopping. The novelty of the paper consists in the fact that calculations are performed taking into account the viscoelastic properties of soil and changes of its density depending on time and on depth of deformable layer. The impact of soil load taking into account the viscoelastic properties of soil is described by a differential equation of first order connecting the compressive stresses, the rate of their change and relative deformations of compression. Viscoelastic properties of sward-podzolic light loamy soil revealed in field tests are considered. Soil density is variable by depth of its top deformable layer. Following the results of statistical processing of experimental data, the dependence of soil density on its depth before the impact of external loads is admitted as quadratic one. Computer experiments are performed; they revealed the indicators allowing to estimate quantitatively the changes of soil deformations, stresses and density during the operation of tractor and under soil creep after its stopping. Correlation dependencies of these indicators on the time, soil density and moisture, and on the speed of initial soil deformation are obtained. The proposed calculation method allows to find the above mentioned indicators for different depths of deformable soil layer, and also the stabilization time of soil deformation.
На основе результатов теоретического исследования и полевых испытаний выполнено математическое моделирование процессов деформирования и уплотнения почвы при проходах и после остановки колесного трактора. Цель исследования - развить предложенный ранее метод расчета показателей напряженно-деформированного состояния и уплотнения почвы при работе трактора и при ползучести почвы, возникающей после его остановки. Новизна работы заключается в том, что расчеты выполнены с учетом вязкоупругих свойств почвы, изменения ее плотности во времени и на различной глубине деформируемого слоя. Действие нагрузки на почву с учетом ее вязкоупругих свойств описано дифференциальным уравнением первого порядка, которое связывает сжимающие напряжения, скорости их изменения и относительные деформации сжатия. Рассмотрены вязкоупругие свойства дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы, выявленные в процессе полевых испытаний. Плотность почвы переменна по глубине ее верхнего деформируемого слоя. На основании результатов статистической обработки экспериментальных данных зависимость плотности почвы от ее глубины до воздействия внешней нагрузки принята квадратичной. Выполнены компьютерные эксперименты, в ходе которых найдены показатели, позволяющие количественно оценить изменения деформаций, напряжений в почве и ее плотности при работе трактора и при ползучести почвы после его остановки. Получены корреляционные зависимости этих показателей от времени, плотности и влажности почвы, скорости ее начального деформирования. Предложенный метод расчета позволяет находить рассматриваемые показатели для различной глубины деформируемого слоя почвы, а также время стабилизации деформации почвы.