本文選題：TBM刀盤 + 有限元法��； 參考：《河北工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：本文基于ANSYS對TBM刀盤進(jìn)行了模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、啟動(dòng)時(shí)的瞬態(tài)分析和正常工作時(shí)的穩(wěn)態(tài)分析,得到了一些有工程價(jià)值的認(rèn)識和結(jié)果,為TBM安全、穩(wěn)定和低振運(yùn)行提供一些有益的建議,也為TBM刀盤的設(shè)計(jì)、改進(jìn)和優(yōu)化提供一套研究方法。本文的主要工作如下:1.對有肋板和無肋板兩類TBM刀盤進(jìn)行了模態(tài)分析,得到了兩種模型的前6階固有頻率和相應(yīng)的模態(tài)。結(jié)果表明,添加肋板以后,刀盤的低階固有頻率有明顯提高。在較低階模態(tài),有肋板刀盤與無肋板刀盤的模態(tài)相似;而在較高階模態(tài),無肋板刀盤的位移主要在刀盤面板上,而有肋板刀盤的位移已轉(zhuǎn)移至肋板上。2.對有肋板和無肋板兩類TBM刀盤進(jìn)行了諧響應(yīng)分析,得到了在周期性簡諧激勵(lì)作用下,刀盤上各點(diǎn)位移隨激勵(lì)頻率變化的幅頻響應(yīng)曲線。結(jié)果表明,雖然增加肋板可以有效地減輕刀盤的振動(dòng),但在某些特定頻率下,仍會(huì)引起比無肋板時(shí)更強(qiáng)烈的振動(dòng)。有肋板刀盤的共振主要集中在某一個(gè)頻率上,而無肋板刀盤的共振頻率則較為分散。3.通過對TBM啟動(dòng)時(shí)刀盤的瞬態(tài)分析,得到了刀盤上各點(diǎn)隨時(shí)間變化的位移、速度和加速度響應(yīng),繪出了滾刀切深分別為5 mm、9 mm和11 mm時(shí)刀盤上中心滾刀、正滾刀和邊滾刀三個(gè)不同位置處的位移和速度響應(yīng)曲線,分析了巖石單軸抗壓強(qiáng)度對刀盤動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響。4.通過對TBM正常工作時(shí)刀盤的穩(wěn)態(tài)分析,得到了刀盤上各點(diǎn)的位移、速度和加速度的響應(yīng)曲線,并比較了不同切深情況下刀盤三個(gè)不同位置處位移量的變化規(guī)律。這些數(shù)據(jù)對TBM施工時(shí)選擇最優(yōu)切深具有一定參考價(jià)值。
[Abstract]:In this paper, modal analysis, harmonic response analysis, start-up transient analysis and steady state analysis of TBM cutter head are carried out based on ANSYS, and some valuable engineering results are obtained, which are safe for TBM. Some useful suggestions for stable and low vibration operation are provided, as well as a set of research methods for the design, improvement and optimization of TBM cutters. The main work of this paper is as follows: 1. The modal analysis of two kinds of TBM cutters with and without ribbed plates is carried out. The first six natural frequencies and the corresponding modes of the two models are obtained. The results show that the low order natural frequency of the cutter head is obviously increased after the rib plate is added. In the lower mode, the mode of the ribbed plate cutter head is similar to that of the unribbed plate cutter head, while in the higher order mode, the displacement of the ribbed plate cutter head is mainly on the face of the cutter head, while the displacement of the ribbed plate cutter head has been transferred to the ribbed plate. The harmonic response analysis of two kinds of TBM cutters with and without ribbed plates is carried out. The amplitude-frequency response curves of the displacement of each point on the cutter head with excitation frequency are obtained under the action of periodic harmonic excitation. The results show that the vibration of the cutter head can be effectively reduced by increasing the ribbed plate, but the vibration will still be stronger than that of the unribbed plate at certain frequencies. The resonance of the ribbed cutter head is mainly focused on a certain frequency, while the resonance frequency of the unribbed cutter head is more dispersed. 3. Through the transient analysis of the cutter head when TBM is started, the displacement, velocity and acceleration response of each point on the cutter head with time are obtained, and the center hob on the cutter head is drawn when the cutting depth of the hob is 5 mm to 9 mm and 11 mm, respectively. The displacement and velocity response curves at three different positions of normal hob and edge hob are analyzed, and the influence of uniaxial compressive strength of rock on the dynamic response of cutter head is analyzed. By analyzing the steady state of the cutter head when TBM is working normally, the response curves of displacement, velocity and acceleration of each point on the cutter head are obtained, and the variation law of displacement at three different positions of the cutter head under different cutting depth is compared. These data have certain reference value for selecting optimal cutting depth in TBM construction.
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U455.3

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本文編號：1883590