本文關鍵詞：TBM盤形滾刀安裝方式優(yōu)化與仿真研究

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【摘要】：全斷面巖石掘進機(TBM)作為性能優(yōu)良的地下工程施工裝備,被廣泛應用于城市地鐵、輸油管道、鐵路運輸?shù)人淼拦こ?是我國重型設備制造行業(yè)領域里的標志性產(chǎn)品之一。目前有關TBM的大部分設備零部件需要從國外進口。其中盤形滾刀作為TBM的關鍵部件,在TBM破巖掘進過程中盤形滾刀與巖石直接接觸,受到的沖擊較大,工作環(huán)境非常惡劣,很容易造成磨損與損壞,壽命比其他部件短,所以對盤形滾刀的破巖動態(tài)過程進行數(shù)值模擬,研究破巖過程中滾刀的受力情況,對于提高TBM的破巖能力、掘進效率、滾刀的使用壽命具有十分重要的意義。所以本文選擇對TBM盤形滾刀安裝方式進行研究。論文主要工作有以下幾部分：(1)首先介紹了TBM盤形滾刀破巖理論及安裝方式。盤形滾刀的破巖理論主要有三種,分別是擠壓破巖理論、剪切與擠壓破巖理論和張拉與擠壓破巖理論。論文在滾刀正安裝方式的基礎上提出前傾安裝和外傾安裝方式,并分別論述這兩種安裝方式的優(yōu)勢。(2)采用ABAQUS軟件建立滾刀破巖力學模型。對建立好的三維模型進行仿真,將仿真值與美國密蘇里大學羅拉分校的科羅拉多實驗值進行比較,發(fā)現(xiàn)滾刀破巖受力的模擬結(jié)果與實驗結(jié)果數(shù)值基本接近,證明了所建模型的正確性,為后文分析提供依據(jù)。(3)分別對單滾刀和雙滾刀模型的仿真結(jié)果進行分析。對于單滾刀,首先分析滾刀破巖不同切深條件下的最優(yōu)外傾角,其次分析了不同切割速度條件下的最優(yōu)外傾角。對于雙滾刀,模擬了在等切深等間距等切割速度下不同外傾角的受力情況,得出最優(yōu)外傾角度。
【關鍵詞】：ABAQUS 隧道掘進機 盤形滾刀 建模 最優(yōu)外傾角
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U455.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 選題背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外TBM研究動態(tài)及發(fā)展趨勢11-13
• 1.2.1 國外TBM發(fā)展概況11-12
• 1.2.2 國內(nèi)TBM發(fā)展概況12-13
• 1.3 TBM滾刀研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢13-14
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容14-15
• 第2章 TBM盤形滾刀破巖理論15-23
• 2.1 TBM盤形滾刀結(jié)構(gòu)15-16
• 2.2 盤形滾刀與巖石相互作用理論16-18
• 2.2.1 破巖過程中的巖石破碎形式16
• 2.2.2 盤形滾刀刀圈磨損情況16-17
• 2.2.3 盤形滾刀破巖機理17-18
• 2.3 盤形滾刀受力預測18-22
• 2.3.1 盤形滾刀線性切割實驗建立的預測公式19-20
• 2.3.2 壓頭壓痕試驗建立的預測公式20-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第3章 盤形滾刀安裝方式理論23-29
• 3.1 盤形滾刀前傾安裝23-25
• 3.1.1 盤形滾刀前傾安裝破巖力學模型23-25
• 3.1.2 盤形滾刀前傾安裝角的理論分析25
• 3.2 盤形滾刀外傾安裝25-28
• 3.2.1 盤形滾刀外傾安裝破巖力學模型25-27
• 3.2.2 盤形滾刀外傾安裝破巖效能的理論分析27-28
• 3.3 本章小結(jié)28-29
• 第4章 盤形滾刀破巖模型的建立及驗證29-37
• 4.1 ABAQUS有限元軟件簡介29
• 4.2 基于單個盤形滾刀破巖模型的建立29-34
• 4.2.1 滾刀模型的建立及參數(shù)設定29-30
• 4.2.2 巖石模型的建立及參數(shù)設定30-32
• 4.2.3 定義接觸32-33
• 4.2.4 施加載荷及邊界條件33
• 4.2.5 劃分網(wǎng)格33-34
• 4.3 盤形滾刀破巖模型的驗證34-36
• 4.4 本章小結(jié)36-37
• 第5章 盤形滾刀破巖仿真分析研究37-58
• 5.1 單滾刀正安裝破巖過程滾刀與巖石相互作用力分布規(guī)律研究37-41
• 5.2 單個滾刀在不同外傾安裝角度下的場輸出結(jié)果41-43
• 5.3 單滾刀在同一切深不同外傾安裝角時的受力和比能的輸出情況43-49
• 5.3.1 滾刀切深4mm43-45
• 5.3.2 滾刀切深8mm45-46
• 5.3.3 滾刀切深12mm46-47
• 5.3.4 滾刀切深16mm47-48
• 5.3.5 不同切深滾刀破巖受力比較48-49
• 5.4 單滾刀在同一切割速度不同外傾安裝角時的受力情況49-54
• 5.4.1 滾刀線切割速度200mm/s50-51
• 5.4.2 滾刀線切割速度400mm/s51-52
• 5.4.3 滾刀線切割速度600mm/s52-53
• 5.4.4 滾刀線切割速度800mm/s53-54
• 5.4.5 不同線切割速度滾刀破巖受力比較54
• 5.5 雙滾刀在相同切深和切速不同外傾安裝角時的受力和比能輸出情況54-56
• 5.6 本章小結(jié)56-58
• 第6章 總結(jié)與展望58-60
• 6.1 總結(jié)58
• 6.2 展望58-60
• 參考文獻60-64
• 致謝64

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本文編號：578163