發(fā)布時(shí)間：2017-08-11 08:06

  本文關(guān)鍵詞：盤形滾刀沖擊滾壓破巖分析及破巖力影響因素的研究

  更多相關(guān)文章： 盤形滾刀 沖擊滾壓 破巖機(jī)理 量綱分析 正交試驗(yàn) LS-DYNA

【摘要】：近年來,世界經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展推動(dòng)了城市化進(jìn)程,面對(duì)城市化帶來的交通擁堵問題,創(chuàng)造地下空間已成為城市化建設(shè)中的重要舉措。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)是地下工程中最先進(jìn)最有效的專用大型工程機(jī)械,具有快速、高效、安全性高、施工質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn),因而在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。盤形滾刀(Disc cutter)作為盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的關(guān)鍵部件,其挖掘性能直接影響到隧道掘進(jìn)施工的效率和成本。目前,對(duì)于盤形滾刀破巖的研究,己取得了大量的成果,但大多基于滾刀滾壓破巖的相關(guān)研究,而滾刀沖擊滾壓破巖的研究還處于探索階段。因此,本文針對(duì)硬質(zhì)地況,對(duì)滾刀沖擊滾壓破巖機(jī)理及其破巖影響因素展開研究,對(duì)提高刀具破巖性能及盾構(gòu)掘進(jìn)效率具有重要的指導(dǎo)意義。本文的研究?jī)?nèi)容如下：首先,介紹盤形滾刀的分類及刀具的結(jié)構(gòu)形式,研究巖石的破壞機(jī)理,分析滾刀沖擊滾壓破巖過程,提出沖擊滾壓破巖的受力分析思路。根據(jù)沖擊滾壓破碎的特點(diǎn),基于量綱分析理論建立考慮較全因素的數(shù)學(xué)計(jì)算模型,揭示出巖土參數(shù)、滾刀參數(shù)、掘進(jìn)參數(shù)這三類物理參數(shù)的關(guān)系。然后,借助顯示動(dòng)力學(xué)分析軟件LS-DYNA分別建立盤形滾刀沖擊滾壓巖石和純滾壓巖石的有限元模型,得到兩種破巖模式下巖石的破碎特征和刀具的載荷特性,對(duì)兩種破巖模式下的破巖效果進(jìn)行比較。研究結(jié)果表明：滾刀沖擊滾壓破巖比滾壓破巖效果顯著；同時(shí),實(shí)驗(yàn)研究盤形滾刀滾壓破巖,宏觀分析巖石的破碎特征,并驗(yàn)證有限元模擬仿真分析的正確性和可行性。最后,對(duì)盤形滾刀沖擊滾壓破巖的影響因素深入研究。通過改變有限元模型中滾刀沖擊滾壓破巖的切削參數(shù),分析切削速度、貫入度(切深)、沖擊量和沖擊頻率單因素作用下對(duì)滾刀沖擊滾壓破巖過程中破巖力的影響規(guī)律。采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,綜合分析上述四種切削參數(shù)交互作用下對(duì)刀具切削性能的影響程度,得出最佳參數(shù)組合。
【關(guān)鍵詞】：盤形滾刀 沖擊滾壓 破巖機(jī)理 量綱分析 正交試驗(yàn) LS-DYNA
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U455.39
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 課題研究的背景及意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 國(guó)外滾刀破巖研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)滾刀破巖研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 新型破巖方式的分析11-12
• 1.4 課題的主要內(nèi)容及研究路線12-13
• 第二章 盤形滾刀沖擊滾壓破巖機(jī)理研究13-23
• 2.1 盤形滾刀簡(jiǎn)介13-14
• 2.1.1 盤形滾刀的結(jié)構(gòu)13-14
• 2.1.2 盤形滾刀的材料14
• 2.2 巖石的破壞機(jī)理14-15
• 2.2.1 巖石的破壞形式14-15
• 2.2.2 巖石的破壞機(jī)理15
• 2.3 盤形滾刀沖擊滾壓破巖分析15-18
• 2.3.1 滾刀破巖機(jī)理分析15-16
• 2.3.2 滾刀沖擊滾壓破巖加載方式16
• 2.3.3 滾刀沖擊滾壓巖石破碎分析16-17
• 2.3.4 滾刀沖擊滾壓破巖受力分析17-18
• 2.4 盤形滾刀沖擊滾壓破巖力的量綱分析18-22
• 2.4.1 量綱分析基本理論19-20
• 2.4.2 盤形滾刀沖擊滾壓破巖力的量綱分析20-21
• 2.4.3 滾刀沖擊滾壓破巖的無量綱計(jì)算21-22
• 2.5 小結(jié)22-23
• 第三章 基于LS-DYNA的滾刀沖擊滾壓破巖仿真分析23-34
• 3.1 LS-DYNA軟件概述23-24
• 3.2 盤形滾刀破巖有限元模型建立24-26
• 3.2.1 有限元模型的建立24-25
• 3.2.2 材料參數(shù)設(shè)置25
• 3.2.3 接觸設(shè)置和邊界約束25-26
• 3.2.4 施加載荷26
• 3.2.5 沙漏阻尼控制26
• 3.2.6 求解計(jì)算分析26
• 3.3 仿真結(jié)果分析26-33
• 3.3.1 滾刀純滾壓破巖仿真分析26-29
• 3.3.2 滾刀沖擊滾壓破巖仿真分析29-32
• 3.3.3 滾刀純滾壓與沖擊滾壓的Kinetic Energy動(dòng)能對(duì)比32-33
• 3.4 小結(jié)33-34
• 第四章 盤形滾刀破巖實(shí)驗(yàn)34-43
• 4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)34-36
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)條件34-36
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)過程分析36
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)電路分析36
• 4.2 實(shí)驗(yàn)研究36-42
• 4.2.1 力的標(biāo)定37-39
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)方案39-40
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析40-42
• 4.3 小結(jié)42-43
• 第五章 盤形滾刀沖擊滾壓的破巖影響因素研究43-58
• 5.1 單因素對(duì)盤形滾刀沖擊滾壓破巖性能影響43-51
• 5.1.1 盤形滾刀切削速度n的變化對(duì)破巖性能的影響43-45
• 5.1.2 盤形滾刀貫入度h的變化對(duì)破巖性能的影響45-47
• 5.1.3 盤形滾刀沖擊量η的變化對(duì)破巖性能的影響47-49
• 5.1.4 盤形滾刀沖擊頻率p的變化對(duì)破巖性能的影響49-51
• 5.2 綜合因素對(duì)盤形滾刀沖擊滾壓破巖性能影響51-57
• 5.2.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法51-52
• 5.2.2 正交表的確定及試驗(yàn)結(jié)果52-53
• 5.2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果分析53-57
• 5.3 小結(jié)57-58
• 第六章 總結(jié)與展望58-60
• 6.1 論文工作總結(jié)58
• 6.2 未來工作展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 致謝63-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄64-65

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4 吳為;李根生;牛繼磊;黃中偉;田守]，

本文編號(hào)：655004