全斷面掘進(jìn)裝備(簡稱TBM),是隧道掘進(jìn)大型復(fù)雜成套裝備,廣泛應(yīng)用于水利、交通、國防、能源等地下工程建設(shè)。TBM在施工中的振動(dòng)將造成零部件的疲勞損傷,刀盤系統(tǒng)作為最關(guān)鍵的部件,其工程故障將會(huì)大大影響工程進(jìn)度,增加時(shí)間和金錢成本,刀盤系統(tǒng)振動(dòng)問題亟待解決。由于刀盤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,同時(shí)掘進(jìn)過程存在著現(xiàn)場服役環(huán)境、滾刀掘進(jìn)過程中的不確定因素、制造裝配工藝等不確定性,使得極端環(huán)境下刀盤系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性預(yù)測難度增大,進(jìn)而加大了刀盤減振抗損設(shè)計(jì)難度。因此,對含不確定因素的TBM刀盤系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性分析,對TBM減振優(yōu)化設(shè)計(jì)至關(guān)重要。本文對不確定性參數(shù)下TBM刀盤系統(tǒng)振動(dòng)特性展開深入研究,論文的主要工作如下:(1)TBM刀盤系統(tǒng)不確定性因素分析及外部激勵(lì)邊界計(jì)算。改善了傳統(tǒng)計(jì)算方法基于精確假設(shè)的局限,詳細(xì)分析了刀盤系統(tǒng)不確定性因素,建立了不確定性地質(zhì)條件模型及滾刀位置分布模型,利用區(qū)間分析法對外部載荷的不確定性進(jìn)行處理,推導(dǎo)了不同掘進(jìn)工況下考慮不確定因素的刀盤載荷計(jì)算方法,為后續(xù)考慮動(dòng)力學(xué)分析提供載荷輸入條件。(2)不確定因素影響下TBM刀盤系統(tǒng)多自由度耦合動(dòng)態(tài)特性研究。以多體動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ),綜合考慮外部激勵(lì)不確定性及質(zhì)點(diǎn)多自由度耦合等因素的影響,建立了不確定激勵(lì)下典型TBM刀盤系統(tǒng)多自由度耦合動(dòng)力學(xué)模型。為后續(xù)有效描述刀盤復(fù)雜的振動(dòng)形態(tài),研究刀盤在不確定性激勵(lì)下的動(dòng)力態(tài)特性分析提供基礎(chǔ)。(3)基于區(qū)間模型的不確定性激勵(lì)下動(dòng)力學(xué)微分方程的求解方法研究。利用區(qū)間分析法結(jié)合中央差分法,推導(dǎo)了振動(dòng)響應(yīng)動(dòng)態(tài)邊界的計(jì)算過程,為含不確定性激勵(lì)的刀盤動(dòng)力學(xué)分析提供了有效的求解方法。(4)以某工程刀盤系統(tǒng)為例,采用本文理論方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性分析。計(jì)算了實(shí)例刀盤振動(dòng)響應(yīng),分析了考慮不確定性因素的必要性,研究了刀盤結(jié)構(gòu)形式、刀盤中心塊質(zhì)量及驅(qū)動(dòng)齒輪布置形式對刀盤振動(dòng)響應(yīng)的影響規(guī)律,為刀盤安全性評估、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、減振優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論參考,驗(yàn)證了本文研究方法及模型有效性及實(shí)用性。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U455.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2826005