本文關(guān)鍵詞：盾構(gòu)滾刀磨損壽命預(yù)測(cè)及破巖仿真研究

  更多相關(guān)文章： 磨粒磨損 疲勞磨損 滾刀磨損預(yù)測(cè)模型 LS-DYNA仿真 多目標(biāo)優(yōu)化

【摘要】：盾構(gòu)法開(kāi)挖隧道在廣泛應(yīng)用的同時(shí),滾刀作為主要的破巖部件,其磨損問(wèn)題己成為制約盾構(gòu)施工質(zhì)量和效率的一個(gè)關(guān)鍵因素。本文在查閱國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合工程問(wèn)題,把建立盾構(gòu)滾刀磨損量和壽命預(yù)測(cè)模型作為要解決的關(guān)鍵問(wèn)題,同時(shí)研究了滾刀在磨損后對(duì)破巖效果的影響,研究了基于比能較小、體積磨損較小、單次換刀掘進(jìn)距離較長(zhǎng)、掘進(jìn)速度較快的多目標(biāo)優(yōu)化模型,主要進(jìn)行了以下研究工作：1、利用工程中統(tǒng)計(jì)得到的滾刀失效類(lèi)型和數(shù)量,分析總結(jié)了滾刀失效形式,利用可靠性理論-失效模式及危害度分析(FMECA)給出了滾刀不同失效模式和對(duì)應(yīng)的影響危害度,分析了滾刀的磨損機(jī)理,利用經(jīng)典摩擦學(xué)理論推導(dǎo)了磨粒磨損模型,利用施工數(shù)據(jù)記錄的滾刀磨損量對(duì)塑形去除、脆性斷裂和疲勞磨損機(jī)制所占比例進(jìn)行了確定。2、在分析滾刀受力的基礎(chǔ)上,選用了合適的受力模型；利用空間矩陣變換法建立滾刀正面和側(cè)面一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程�；诮�(jīng)典摩擦學(xué)理論和滾刀磨損機(jī)理,將滾刀受力模型、運(yùn)動(dòng)方程代入磨粒磨損和疲勞磨損模型,建立了滾刀正面和側(cè)面磨損量預(yù)測(cè)模型,并在此基礎(chǔ)上分析得到滾刀壽命預(yù)測(cè)模型。采用Matlab編程求解得到了刀圈半徑、刀刃寬、刀刃角隨掘進(jìn)距離的變化關(guān)系；得到了掘進(jìn)距離隨巖石抗壓強(qiáng)度、貫入度、安裝半徑的數(shù)值關(guān)系,并將預(yù)測(cè)值與施工記錄數(shù)據(jù)做對(duì)比。3、利用ANSYS/LS-DYNA分不同安裝半徑、不同貫入度對(duì)18in加寬滾刀進(jìn)行破巖力仿真,分析滾刀破巖過(guò)程；對(duì)18in加寬滾刀磨損后進(jìn)行破巖力仿真；利用仿真得到破巖力計(jì)算了滾刀破巖比能。4、對(duì)滾刀在砂卵石、砂巖、泥巖地層掘進(jìn)過(guò)程中的磨損問(wèn)題,提出了一些增加滾刀使用壽命的合理性建議;考慮多約束建立了滾刀破巖效率較高(比能低)、總體積磨損量小、一次換刀掘進(jìn)距離長(zhǎng)、掘進(jìn)速度較快的多目標(biāo)優(yōu)化模型,并給出了優(yōu)化后的目標(biāo)值和對(duì)應(yīng)的最優(yōu)貫入度、刀間距。
【關(guān)鍵詞】：磨粒磨損 疲勞磨損 滾刀磨損預(yù)測(cè)模型 LS-DYNA仿真 多目標(biāo)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U455.43
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 論文研究背景及論題來(lái)源11-13
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 論文來(lái)源12
• 1.1.3 盤(pán)形滾刀介紹12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 滾刀破巖機(jī)理及磨損機(jī)理研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 滾刀磨損預(yù)測(cè)模型研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 滾刀磨損后對(duì)破巖的影響研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 滾刀磨損研究的目的和意義16
• 1.4 論文研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線(xiàn)16-18
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.4.2 技術(shù)路線(xiàn)17-18
• 第2章 滾刀失效形式及磨損機(jī)理研究18-32
• 2.1 滾刀失效模式影響及危害度分析FMECA18-21
• 2.1.1 滾刀失效形式18-20
• 2.1.2 基于FMECA的滾刀失效形式及危害度分析20-21
• 2.2 滾刀磨損機(jī)理分析21-24
• 2.2.1 刀圈磨損后截面類(lèi)型及磨損影響因素21-23
• 2.2.2 滾刀磨損機(jī)理分析與材料去除機(jī)制23-24
• 2.3 滾刀理論磨損計(jì)算模型24-31
• 2.3.1 基于塑性去除機(jī)制的磨粒磨損24-25
• 2.3.2 基于脆性斷裂機(jī)制的磨粒磨損25-26
• 2.3.3 基于疲勞磨損引起的磨損26
• 2.3.4 三種不同類(lèi)型磨損所占比例分析26-31
• 2.4 本章小節(jié)31-32
• 第3章 滾刀磨損模型及壽命預(yù)測(cè)模型32-56
• 3.1 滾刀破巖機(jī)理及受力分析32-35
• 3.1.1 滾刀破巖機(jī)理分析32-33
• 3.1.2 滾刀受力分析33-35
• 3.2 滾刀運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析35-40
• 3.2.1 空間坐標(biāo)矩陣變換法35-37
• 3.2.2 刀刃工作點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程37-40
• 3.3 滾刀靜態(tài)磨損量模型40-44
• 3.3.1 滾刀正面單圈磨損量計(jì)算41-42
• 3.3.2 滾刀側(cè)面單圈磨損量計(jì)算42-44
• 3.4 滾刀動(dòng)態(tài)磨損模型及壽命預(yù)測(cè)模型44-46
• 3.4.1 滾刀宏觀單圈體積磨損量44-45
• 3.4.2 滾刀磨損量的動(dòng)態(tài)計(jì)算模型45-46
• 3.5 實(shí)例計(jì)算及分析46-55
• 3.5.1 工程對(duì)象介紹46-47
• 3.5.2 模型求解結(jié)果47-53
• 3.5.3 工程實(shí)例驗(yàn)證53-55
• 3.6 本章小結(jié)55-56
• 第4章 基于LS-DYNA滾刀破巖數(shù)值仿真56-72
• 4.1 ANSYS/LS-DYNA步驟及參數(shù)設(shè)置56-59
• 4.1.1 ANSYS/LS-DYNA介紹56
• 4.1.2 有限元模型建立及參數(shù)設(shè)置56-59
• 4.2 滾刀的破巖仿真59-64
• 4.2.1 載荷步設(shè)置59
• 4.2.2 滾刀破巖過(guò)程分析59-61
• 4.2.3 仿真結(jié)果61-64
• 4.3 刀圈磨損后結(jié)構(gòu)和貫入度單變量破巖仿真64-70
• 4.3.1 刀圈磨損后對(duì)破巖力的影響仿真64-67
• 4.3.2 滾刀貫入度對(duì)破巖力的影響仿真67-70
• 4.4 滾刀破巖比能仿真計(jì)算70-71
• 4.5 本章小結(jié)71-72
• 第5章 滾刀磨損與破巖效率多目標(biāo)優(yōu)化研究72-84
• 5.1 成都地鐵施工問(wèn)題分析和改進(jìn)措施72-73
• 5.2 滾刀破巖效率和磨損量的多目標(biāo)優(yōu)化模型73-83
• 5.2.1 多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法74-75
• 5.2.2 多目標(biāo)優(yōu)化變量75
• 5.2.3 目標(biāo)函數(shù)75-76
• 5.2.4 約束條件76-78
• 5.2.5 多目標(biāo)優(yōu)化目標(biāo)模型建立及求解78-83
• 5.3 本章小結(jié)83-84
• 結(jié)論與展望84-86
• 致謝86-87
• 參考文獻(xiàn)87-90

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 貫荔;第五屆國(guó)際爆破破巖會(huì)議召開(kāi)[J];爆破器材;1996年06期

2 磊焱;第五屆國(guó)際爆破破巖會(huì)議[J];工程爆破;1996年04期

3 一兵;第七屆國(guó)際爆破破巖學(xué)術(shù)會(huì)議國(guó)際組委會(huì)會(huì)議在美國(guó)拉斯維加斯市召開(kāi)[J];工程爆破;2002年01期

4 吳為;李根生;牛繼磊;黃中偉;田守]，

本文編號(hào)：1135785