本文關(guān)鍵詞：巖土振動(dòng)掘削機(jī)理及盾構(gòu)刀盤復(fù)合激振數(shù)值仿真研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：盾構(gòu)機(jī)是一個(gè)具備多種功能于一體的大型地下隧道開挖襯砌成套設(shè)備,盾構(gòu)刀盤作為其中的核心部件,具有開挖土體,穩(wěn)定掌子面,攪拌渣土等重要作用,研究盾構(gòu)刀盤切削土壤的機(jī)理對(duì)于提高盾構(gòu)機(jī)的工作效率有著重要的意義。因此提出盾構(gòu)刀盤振動(dòng)切削模型,通過盾構(gòu)刀盤的設(shè)計(jì)選型,以改變刀盤圓周速度及掘進(jìn)速度的方式實(shí)現(xiàn)刀盤振動(dòng)切削,深入分析刀具的切削破巖機(jī)理,通過理論建模分析,刀具運(yùn)動(dòng)軌跡分析,結(jié)合運(yùn)用有限元?jiǎng)恿W(xué)仿真軟件LS-DYNA來研究切削過程中的各項(xiàng)載荷的變化情況。本文主要研究的內(nèi)容與成果如下:1.盾構(gòu)刀盤系統(tǒng)仿真建模研究。針對(duì)工程地質(zhì),通過分析刀具受力方式,總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn),完成小型盾構(gòu)刀盤的設(shè)計(jì)及刀具的配置。所設(shè)計(jì)的刀盤符合力學(xué)性能,振動(dòng)性能的一系列要求。2.盾構(gòu)刀盤振動(dòng)掘削的動(dòng)力學(xué)仿真。通過對(duì)刀具力學(xué)模型的建立,運(yùn)動(dòng)軌跡的分析,振動(dòng)掘削減阻機(jī)理及土壤材料的研究,在LS-DYNA軟件上建立單刀及刀盤動(dòng)力學(xué)切削模型,在刀盤圓周方向上添加正弦激勵(lì)來改變刀盤轉(zhuǎn)速,通過理論計(jì)算和數(shù)值模擬仿真相結(jié)合的方式得到切削應(yīng)力及能耗,與勻速切削相比較。研究表明盾構(gòu)刀盤振動(dòng)切削的工作方式能有效減少切削應(yīng)力,但無法確保能耗同時(shí)下降。3.振動(dòng)參數(shù)對(duì)切削效果的正交試驗(yàn)分析及激振參數(shù)優(yōu)化研究。通過對(duì)各項(xiàng)振動(dòng)參數(shù)的分析選型,以等效應(yīng)力及能耗為衡量標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行多次仿真后匹配最優(yōu)解,分析各激振參數(shù)對(duì)指標(biāo)影響程度,得到最佳切削效果。優(yōu)化后的振動(dòng)參數(shù)不僅能使切削應(yīng)力下降,還能有效的減少能耗。4.提出盾構(gòu)刀盤復(fù)合振動(dòng)工作模式。在刀盤圓周方向與水平方向同時(shí)添加正弦載荷,與單向振動(dòng)載荷的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明雖然刀盤復(fù)合振動(dòng)的工作模式利于進(jìn)一步優(yōu)化切削性能,但激振參數(shù)間存在相互影響,因盡量避免兩個(gè)方向激振頻率相互接近。本文提出的將振動(dòng)切削技術(shù)運(yùn)動(dòng)到盾構(gòu)刀盤掘進(jìn)過程中能有效的提升刀盤的切削性能,同時(shí)為復(fù)合激振工作模式在將來的運(yùn)用打下了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：盾構(gòu)刀盤 掘削機(jī)理 LS-DYNA 正交試驗(yàn) 復(fù)合振動(dòng)
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)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5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 課題的背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 盾構(gòu)起源及發(fā)展12-13
• 1.2.2 盾構(gòu)技術(shù)研究現(xiàn)狀13
• 1.2.3 盾構(gòu)刀盤研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.4 振動(dòng)切削技術(shù)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 論文內(nèi)容概述17-21
• 1.3.1 研究目標(biāo)17-18
• 1.3.2 研究方法18-21
• 第2章 盾構(gòu)刀具掘削機(jī)理及運(yùn)動(dòng)軌跡分析21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 盾構(gòu)刀具工作原理21-22
• 2.2.1 盾構(gòu)刀具分類21-22
• 2.2.2 刀具工作機(jī)理22
• 2.3 盾構(gòu)刀具受力模型研究22-26
• 2.3.1 切刀受力模型研究22-25
• 2.3.2 滾刀受力模型研究25-26
• 2.4 刀具運(yùn)動(dòng)軌跡分析26-28
• 2.5 振動(dòng)切削能耗模型分析28-29
• 2.6 本章小結(jié)29-31
• 第3章 盾構(gòu)刀盤的設(shè)計(jì)31-41
• 3.1 引言31
• 3.2 盾構(gòu)刀盤選型31-32
• 3.3 刀盤設(shè)計(jì)參數(shù)32-35
• 3.3.1 開口率32
• 3.3.2 刀具配置方案32-33
• 3.3.3 刀盤支承形式33-34
• 3.3.4 刀盤負(fù)載特性參數(shù)34-35
• 3.3.5 刀盤驅(qū)動(dòng)方式35
• 3.4 盾構(gòu)刀盤模型35-36
• 3.5 刀盤靜力學(xué)分析36-38
• 3.6 刀盤模態(tài)分析38-39
• 3.7 本章小結(jié)39-41
• 第4章 刀盤振動(dòng)切削模擬仿真41-53
• 4.1 LS-DYNA動(dòng)力學(xué)有限元仿真41-42
• 4.1.1 有限元算法41
• 4.1.2 LS-DYNA顯式動(dòng)力學(xué)41-42
• 4.2 土壤模型簡介42-44
• 4.2.1 屈服準(zhǔn)則42-43
• 4.2.2 LS-DYNA中土壤模型選用43-44
• 4.3 單刀切削模擬仿真44-47
• 4.4 刀盤切削模擬仿真47-51
• 4.4.1 LS-DYNA求解過程47-49
• 4.4.2 仿真結(jié)果分析49-51
• 4.5 本章小結(jié)51-53
• 第5章 激振參數(shù)優(yōu)化及復(fù)合激振研究53-73
• 5.1 引言53
• 5.2 激振參數(shù)對(duì)仿真結(jié)果的影響分析53-58
• 5.2.1 振動(dòng)參數(shù)選取53
• 5.2.2 振型對(duì)切削效果的影響53-54
• 5.2.3 振幅對(duì)切削效果的影響54-56
• 5.2.4 頻率對(duì)切削效果的影響56-58
• 5.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析58-63
• 5.3.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)58-61
• 5.3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析61-63
• 5.4 復(fù)合激振仿真及結(jié)果分析63-71
• 5.4.1 復(fù)合激振刀具運(yùn)動(dòng)軌跡64-65
• 5.4.2 復(fù)合激振結(jié)果對(duì)比65-66
• 5.4.3 復(fù)合激振正交優(yōu)化66-71
• 5.5 本章小結(jié)71-73
• 第6章 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 總結(jié)73-74
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)74
• 6.3 展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 致謝79-81
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果81

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8 本報(bào)記者 耿諾 實(shí)習(xí)生 孫奇茹;9號(hào)線實(shí)現(xiàn)南北全線貫通[N];北京日?qǐng)?bào);2012年

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本文編號(hào)：343122