發(fā)布時(shí)間：2018-04-11 19:57

  本文選題：盾構(gòu)刀具 + 試驗(yàn)裝置　； 參考：《西南交通大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：刀具是盾構(gòu)機(jī)上最重要的部件之一。刀具破巖過程受到刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)、巖體性質(zhì)、刀具布置及工作參數(shù)等多種因素相互作用關(guān)系的影響,直接影響到了整個(gè)隧道施工的進(jìn)度。因此,深入研究刀具技術(shù)對研究盾構(gòu)機(jī)性能參數(shù)匹配,及促進(jìn)盾構(gòu)施工的安全與高效起著十分重要的作用。本文在通過總結(jié)大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,對刀具與巖體的相互作用過程進(jìn)行了有限元仿真破巖試驗(yàn)研究,并設(shè)計(jì)開發(fā)了一種集成回轉(zhuǎn)切割模式和直線切割模式于一體的多功能試驗(yàn)裝置,從功能上更加全面地滿足了刀具破巖試驗(yàn)的要求。本文主要內(nèi)容如下：(1)通過大量的文獻(xiàn)總結(jié),分別研究了將國內(nèi)外現(xiàn)有的掘進(jìn)模擬試驗(yàn)裝置、子系統(tǒng)單元試驗(yàn)裝置、刀具破巖試驗(yàn)裝置三類試驗(yàn)裝置的技術(shù)特點(diǎn)。對盾構(gòu)刀具的類型、破巖機(jī)理及受力預(yù)測模型進(jìn)行了對比分析。(2)利用ANSYS/LS-DYNA有限元數(shù)值模擬軟件來對刀具破巖過程進(jìn)行仿真試驗(yàn)。觀察仿真試驗(yàn)過程中巖樣的破碎現(xiàn)象,并得到滾刀的破巖力試驗(yàn)值,與CSM預(yù)測模型的理論值進(jìn)行對比分析。以貫入度、刀間距和切割速度三個(gè)滾刀工作參數(shù)為變量因素設(shè)計(jì)水平正交仿真破巖試驗(yàn),得出三個(gè)因素對破巖過程的影響程度關(guān)系。(3)通過對刀具破巖試驗(yàn)裝置的研究,以文獻(xiàn)總結(jié)和仿真試驗(yàn)為參考,提出試驗(yàn)試驗(yàn)裝置的總體設(shè)計(jì)方案,將試驗(yàn)裝置分為豎直推進(jìn)、回轉(zhuǎn)切割、直線切割三個(gè)部分,分別進(jìn)行參數(shù)擬定和方案設(shè)計(jì)。得到了集成直線破巖和回轉(zhuǎn)破巖兩種模式于一體的試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)。(4)在所建立的試驗(yàn)裝置三維模型基礎(chǔ)上,并以仿真破巖試驗(yàn)所得的破巖力為載荷依據(jù),利用Workbench有限元軟件對裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行兩種不同試驗(yàn)工況的結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析。對試驗(yàn)裝置框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的抗振性能。并將刀具破巖力作為時(shí)間歷程載荷加載到試驗(yàn)裝置上,進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析,確定了試驗(yàn)裝置的應(yīng)力與變形隨載荷變化的響應(yīng)情況。
[Abstract]:Cutting tool is one of the most important parts in shield machine.The process of cutting tool breaking is affected by the interaction of various factors, such as tool structure parameters, rock mass properties, tool layout and working parameters, which directly affect the progress of tunnel construction.Therefore, it is very important to study the matching of shield machine performance parameters and to promote the safety and efficiency of shield construction.On the basis of summarizing a large number of related documents, this paper studies the interaction process of cutting tool and rock mass by finite element simulation rock breaking test.A multi-function test device which integrates the rotary cutting mode and the linear cutting mode is designed and developed, which can meet the requirements of the cutting tool rock breaking test more comprehensively.The main contents of this paper are as follows: (1) by summarizing a large number of literatures, the technical characteristics of three kinds of experimental devices, namely, the existing domestic and foreign tunneling simulation test device, subsystem unit test device and tool rock breaking test device, are studied respectively.The types of shield cutting tools, rock breaking mechanism and force prediction model are compared and analyzed. (2) ANSYS/LS-DYNA finite element numerical simulation software is used to simulate the rock breaking process of the cutting tools.The fragmentation of rock samples during the simulation test is observed, and the rock breaking force test value of hob is obtained, which is compared with the theoretical value of CSM prediction model.The horizontal orthogonal simulation rock breaking test is designed with three working parameters of penetration, tool spacing and cutting speed as variable factors. The influence degree of three factors on the rock breaking process is obtained.Taking the literature summary and simulation test as the reference, the overall design scheme of the test equipment is put forward, which is divided into three parts: vertical propulsion, rotary cutting and straight line cutting. The parameters are determined and the scheme design is carried out respectively.In this paper, the experimental device structure of integrating linear rock breaking model and rotary rock breaking model is obtained. On the basis of the established three-dimensional model of the test device, and based on the rock breaking force obtained from the simulation rock breaking test,Workbench finite element software is used to analyze the statics of the structure under two different test conditions.The vibration resistance of the frame structure is verified by modal analysis and harmonic response analysis.The rock breaking force of the tool is loaded into the test device as a time history load, and the transient dynamic analysis is carried out, and the response of the stress and deformation of the test device with the load is determined.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U455.39

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本文編號：1737454