本文關(guān)鍵詞：TBM盤形滾刀磨損演變數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 全斷面巖石掘進(jìn)機(jī) 盤形滾刀 磨損演變 數(shù)值模擬 仿真平臺(tái)

【摘要】：全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)廣泛應(yīng)用于巖石地層的隧道開挖,盤形滾刀作為其破巖的主要工具,存在消耗量大、費(fèi)用高以及不合理使用導(dǎo)致延誤工期的問題,研究盤形滾刀的磨損特性及其演變規(guī)律具有重要意義。 研究了實(shí)際盤形滾刀的磨損機(jī)理,并設(shè)計(jì)模擬盤形滾刀-巖石摩擦副的干摩擦試驗(yàn)臺(tái),分析了載荷、刀圈試樣硬度、巖石類型對(duì)盤形滾刀刀圈試樣磨損的影響規(guī)律。 采用有限元方法研究盤形滾刀破巖過程中的接觸特性,分析了盤形滾刀運(yùn)動(dòng)學(xué)特性、盤形滾刀與巖石接觸應(yīng)力分布及變化特性、盤形滾刀所受三向力的特點(diǎn),并選擇了合理的接觸應(yīng)力和速度瞬心計(jì)算模型。 建立了盤形滾刀刀圈表面點(diǎn)與巖石的相對(duì)滑動(dòng)量計(jì)算模型,并結(jié)合磨損仿真基本模型以及盤形滾刀與巖石的接觸應(yīng)力模型建立了盤形滾刀磨損預(yù)測(cè)仿真模型。對(duì)定西工程大理石巖層的掘進(jìn)段進(jìn)行盤形滾刀磨損仿真和磨損量測(cè)量,仿真預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值基本相符。仿真發(fā)現(xiàn)在正面磨損與側(cè)面磨損同時(shí)作用下,盤形滾刀刀刃逐漸磨損成尖形,與實(shí)際施工中盤形滾刀磨損后的形態(tài)一致。結(jié)果證明了預(yù)測(cè)模型及仿真方法的有效性。隨后研究了盤形滾刀安裝半徑、刀盤掘進(jìn)參數(shù)以及地質(zhì)條件對(duì)盤形滾刀磨損特性的影響規(guī)律。 在Matlab GUI中建立了盤形滾刀磨損演變仿真平臺(tái),將論文研究推向工程應(yīng)用。對(duì)甘肅定西工程某掘進(jìn)段TBM刀盤各個(gè)刀位處的盤形滾刀磨損演變過程進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果與實(shí)際相符。圖87幅,表22個(gè),參考文獻(xiàn)75篇
【關(guān)鍵詞】：全斷面巖石掘進(jìn)機(jī) 盤形滾刀 磨損演變 數(shù)值模擬 仿真平臺(tái)
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TU621;TH117
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 符號(hào)說明10-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 研究背景及課題來源11-13
• 1.1.1 課題研究背景11-13
• 1.1.2 課題來源13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 TBM盤形滾刀磨損機(jī)理研究現(xiàn)狀13
• 1.2.2 TBM盤形滾刀磨損壽命預(yù)測(cè)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 TBM盤形滾刀磨損對(duì)破巖的影響研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.4 磨損數(shù)值仿真研究形狀16-17
• 1.3 論文研究目的及意義17
• 1.4 論文研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線17-19
• 2 TBM盤形滾刀磨損機(jī)理及其磨損率試驗(yàn)研究19-37
• 2.1 引言19-20
• 2.2 盤形滾刀磨損機(jī)理分析20-23
• 2.3 盤形滾刀的磨損率及磨損試驗(yàn)研究23-30
• 2.3.1 磨損率及其計(jì)算方法23
• 2.3.2 盤形滾刀磨損試驗(yàn)研究23-27
• 2.3.3 磨損試驗(yàn)結(jié)果分析27-30
• 2.4 巖石磨耗性試驗(yàn)及分析30-36
• 2.4.1 流行的巖石磨耗性試驗(yàn)30-33
• 2.4.2 巖石磨耗性試驗(yàn)中鋼的磨損系數(shù)33-36
• 2.5 本論文仿真采用的材料磨損率36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 3 盤形滾刀與巖石的接觸特性研究37-57
• 3.1 引言37
• 3.2 盤形滾刀與巖石的接觸應(yīng)力特性及理論模型37-41
• 3.2.1 盤形滾刀簡(jiǎn)介37-38
• 3.2.2 盤形滾刀與巖石的接觸過程及接觸應(yīng)力模型38-41
• 3.3 Abaqus仿真環(huán)境41-42
• 3.4 盤形滾刀與巖石接觸過程三維數(shù)值模擬42-47
• 3.4.1 模擬工況42-43
• 3.4.2 刀圈及巖石的參數(shù)化建模43-44
• 3.4.3 材料模型的選取44-46
• 3.4.4 相互作用及邊界條件的設(shè)定46-47
• 3.5 仿真結(jié)果分析47-56
• 3.5.1 盤形滾刀破巖過程分析47-48
• 3.5.2 盤形滾刀運(yùn)動(dòng)學(xué)特性48-51
• 3.5.3 盤形滾刀與巖石接觸應(yīng)力分布特性分析51-55
• 3.5.4 盤形滾刀破巖過程中三向力分析55-56
• 3.6 本章小結(jié)56-57
• 4 盤形滾刀磨損數(shù)值仿真模型研究57-76
• 4.1 引言57
• 4.2 磨損數(shù)值仿真基本模型57-58
• 4.3 TBM盤形滾刀磨損仿真模型58-68
• 4.3.1 盤形滾刀與巖石接觸應(yīng)力模型58
• 4.3.2 盤形滾刀與巖石接觸區(qū)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型58-64
• 4.3.3 盤形滾刀與巖石接觸區(qū)內(nèi)相對(duì)滑動(dòng)的討論64-67
• 4.3.4 盤形滾刀磨損仿真中的磨損步長(zhǎng)計(jì)算式67
• 4.3.5 盤形滾刀破巖過程磨損仿真流程67-68
• 4.4 TBM盤形滾刀磨損仿真工程實(shí)例及驗(yàn)證68-72
• 4.4.1 刀盤配置及掘進(jìn)工況68-69
• 4.4.2 工程上盤形滾刀磨損量測(cè)量69-70
• 4.4.3 結(jié)果及誤差分析70-72
• 4.5 盤形滾刀磨損特性影響因素研究72-75
• 4.5.1 盤形滾刀安裝半徑影響72-73
• 4.5.2 刀盤掘進(jìn)參數(shù)影響73-74
• 4.5.3 地質(zhì)條件影響74-75
• 4.6 本章小結(jié)75-76
• 5 盤形滾刀磨損演變數(shù)值模擬平臺(tái)開發(fā)76-88
• 5.1 引言76
• 5.2 盤形滾刀磨損演變數(shù)值模擬平臺(tái)的開發(fā)76-80
• 5.2.1 功能需求及模塊劃分76
• 5.2.2 仿真平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)76-80
• 5.3 工程應(yīng)用實(shí)例80-87
• 5.3.1 工程概況80-82
• 5.3.2 刀具使用情況82-83
• 5.3.3 仿真結(jié)果83-87
• 5.4 本章小結(jié)87-88
• 6 全文總結(jié)與展望88-90
• 6.1 全文總結(jié)88-89
• 6.2 展望89-90
• 參考文獻(xiàn)90-95
• 攻讀碩士期間的主要研究成果95-96
• 致謝96

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 楊媛媛;黃宏偉;;圍巖分類在TBM滾刀壽命預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J];地下空間與工程學(xué)報(bào);2005年05期

2 李笑;蘇小江;;盾構(gòu)滾刀磨損的多元非線性回歸預(yù)測(cè)[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年02期

3 李笑;蘇小江;;基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的盾構(gòu)滾刀磨損預(yù)測(cè)方法研究[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年06期

4 胡怡,顧紅星,張國(guó)利;TBM盤形滾刀的失效分析[J];金屬熱處理;2002年01期

5 江親瑜;李寶良;易風(fēng);;基于數(shù)值仿真技術(shù)求解鉸鏈機(jī)構(gòu)磨損概率壽命[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2007年01期

6 金艷秋;劉志華;楊亮;鄭廣爽;;引洮工程9號(hào)隧洞TBM滾刀磨損原因分析[J];建筑機(jī)械化;2011年06期

7 張照煌;巖石掘進(jìn)機(jī)盤形滾刀的安裝及側(cè)滑量的計(jì)算[J];建筑機(jī)械;1999年06期

8 譚卓英;;鑿巖鉆頭磨損機(jī)理的探討[J];礦山機(jī)械;1993年04期

9 汪選國(guó),嚴(yán)新平,李濤生,吳剛;磨損數(shù)值仿真技術(shù)的研究進(jìn)展[J];摩擦學(xué)學(xué)報(bào);2004年02期

10 李寶良,江親瑜;凸輪機(jī)構(gòu)系統(tǒng)磨損及可靠性壽命的數(shù)值仿真[J];摩擦學(xué)學(xué)報(bào);2004年06期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 李寶良;線接觸磨損數(shù)值仿真及應(yīng)用研究[D];大連交通大學(xué);2010年

，

本文編號(hào)：893716