CC BY
0 Н. А. Белоусов, аспирант*
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНОЙ ДЕФОРМАЦИИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ШТАМПОМ В УСЛОВИЯХ ЗИМНЕЙ ЛЕСОСЕКИ
Глубина осадки штампа (h) зависит от физико-механических свойств снежного покрова и величины нагрузки (удельного давления) на штамп, а также размеров и формы деформатора { EMBED Equation.3 } [1]. Рассматривая процесс деформации снега (рисунок) приходим к выводу: предельная деформация { EMBED Equation.3 } равна разности между глубиной залегания снега { EMBED Equation.3 } и высотой подштампового ядра { EMBED Equation.3 } при плотной упаковке снега под ним. С точки { EMBED CorelPhotoPaint.Image.10 }
Зависимость предельной глубины деформации { EMBED Equation.3 } от свойств снега { EMBED Equation.3 } и формы штампа деформатора { EMBED Equation.3 }. { EMBED Equation.DSMT4 } { EMBED Equation.3 }; { EMBED Equation.3 }; φ - угол внутреннего трения снега, град; b - ширина штампа, м
зрения процессов, протекающих по глубине залегания снежного покрова, предельная глубина осадки снега под штампом представляется как сумма деформации снега в том или ином процессе.
Аналитически предельную деформацию снежного покрова можно описать уравнением вида
{ EMBED Equation.3 } м, (1)
где { EMBED Equation.3 } - глубина осадки (деформации) снега, м; { EMBED Equation.3 } - высота подштампового ядра уплотненного снега при линейной функции изменения коэффициента пористости снега { EMBED Equation.3 }, м; { EMBED Equation.3 } - предельная высота под-
Работа выполнена под руководством д-ра техн. наук, профессора В. К. Хегая.
штампового ядра при коэффициенте пористости снежного покрова { EMBED Equation.3 }.
Уравнение (1) выразим в функции изменения коэффициента пористости снега, т. е.
{ EMBED Equation.3 }, м. (2)
Г лубина линейной деформации снега (осадка) зависит от глубины залегания снежного покрова, его начальной плотности { EMBED Equation.3 } и определяется из условия пористости дисперсного материала { EMBED Equation.3 }
{ EMBED Equation.3 }, м, (3)
где { EMBED Equation.3 }.
Из анализа экспериментальных данных по деформации снега штампами следует, что при плотной упаковке частиц снега коэффициент пористости снижается до 0,5. По мере увеличения нагрузки { EMBED Equation.3 } на штамп подштамповое ядро уплотняется, достигнув твердого основания. Пористость снежного покрова уменьшается, а плотность снега подштампового ядра принимает значение в пределах 0,40-0,36.
Следовательно, необходимо определить высоту ядра под штампом и условия изменения плотности снега под нагрузкой (рисунок). Считая, что в сечении подштампового ядра лежит треугольник { EMBED Equation.3 }, у которого основание равно ширине штампа { EMBED Equation.3 }, определим его высоту { EMBED Equation.3 }. Эта величина равна высоте подштампового ядра { EMBED Equation.3 }. Так как плоскость штампа { EMBED Equation.3 } ||{ EMBED Equation.3 }, плоскости твердого основания, то { EMBED Equation.3 } - прямоугольный.
Угол { EMBED Equation.3 } соответствует углу внутреннего трения снега φ. Из { EMBED Equation.3 } следует:
{ EMBED Equation.3 }, где { EMBED Equation.3 }.
Тогда { EMBED Equation.3 }. Катет { EMBED Equation.3 } равен высоте { EMBED Equation.3 } подштампового ядра, т. е.
Таким образом, высота подштампового ядра зависит от ширины (b) и угла внутреннего трения (φ).
Подставив значения { EMBED Equation.3 } и { EMBED Equation.3 } в уравнение (2), получим
{ EMBED Equation.3 } или { EMBED Equation.3 } (5)
Принимаем коэффициент пористости
{ EMBED Equation.3 }, а { EMBED Equation.3 },
где { EMBED Equation.3 }кг/м3; { EMBED Equation.3 } кг/м3.
Уравнение (5) после образования приводим к виду
{ EMBED Equation.3 } (6)
или
{ EMBED Equation.3 } (7)
В общем виде уравнение предельной деформации снежного покрова можно описать зависимостью изменения его физико-механических свойств и размеров деформатора (ширины штампа или гусеницы)
{ EMBED Equation.3 } (8)
где { EMBED Equation.3 }; { EMBED Equation.3 }.
Например, { EMBED Equation.3 }; { EMBED Equation.3 } b = 0,1 м; φ = 50°; ctg φ =
= ctg 50° = 1,192. Принимая рпу = 650 кг/м3, находим
{ EMBED Equation.3 };
{ EMBED Equation.3 }.
Тогда
{ EMBED Equation.3 }.
При рпу = 600 кг/м3 характеристики снега и размеры штампа неизменны,
{ EMBED Equation.3 }. При рп.у = 550 кг/м3 { EMBED Equation.3 }.
Относительная погрешность { EMBED Equation.3 } при рассмотренных значениях { EMBED Equation.3 } составляет меньше 5 % . Сравнение погрешности вычисления { EMBED Equation.3 } при нижнем и верхнем значениях предела { EMBED Equation.3 } не превысило { EMBED Equation.3 }.
Это обстоятельство указывает на характер изменения плотности упаковки частиц снега в процессе его деформации штампом или гусеницей, а также на несущую способность дисперсных сред.
Эксперименты показывают, что пористость и плотность - безусловно, важнейшие характеристики структуры слоя, но размеры и форма пор оказывают влияние на процесс уплотнения снежного покрова деформатором. Дополнительные сложности в определении { EMBED Equation.3 } связаны с тем, что, кроме указанных факторов, большую роль в организации структуры снежного покрова играют физические эффекты и, прежде всего, сила сцепления между частицами снега, значимость, которой возрастает по мере увеличения плотности упаковки частиц деформируемой дисперсной среды.
Библиографический список
1. Слодкевич Я. В., Белоусов Н. А. Теоретические предпосылки определения глубины колеи гусеничной машины // ИВУЗ. Лесной журнал. 1979. № 5. С. 29-32.
2. Лобанов В. Н., Слодкевич Я. В. Исследование сопротивления качению гусеничного движителя лесных машин // ИВУЗ. Лесной журнал. 1976. № 6. С. 48-52.
3. Малыгин В. А., Рукавишников С. В. Процессы, протекающие в снеге при сжатии его штампами: Труды ГПИ. Т. XXV. Вып. 9. Горький: ГПИ, 1969. С. 88-96.
Определена зависимость предельной деформации снега в функции плотной упаковки его частиц, что подтверждает возможность описать в общем виде процесс деформации снежного покрова с учетом его физико-механических свойств и размеров деформатора.
* * *
Is certain by a stamp dependence of limiting deformation of a snow in function of dense packing its particles that confirms an opportunity to describe in a general view process of deformation of a snow cover in view of its physicomechanical properties and the sizes deformatora.
{PAGE}
Файл: белоусов
Каталог: C:\Documents and Settings\User\Мои документы\выпуски\ворд-183\статьи
ворд-183
Шаблон: C:\Documents and Settings\user.LAUTNER\Application
Data\Microsoft\Шаблоны\Normal.dot Заголовок: Х
Содержание:
Автор: Лена
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания: 27.10.2010 10:42:00
Число сохранений: 3
Дата сохранения: 27.10.2010 10:43:00
Сохранил: user
Полное время правки: 4 мин.
Дата печати: 27.10.2010 12:01:00
При последней печати
страниц: 5
слов: 966 (прибл.)
знаков: 5 507 (прибл.)
