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题名一种高效的刀盘掘进过程数值模拟算法
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作者
张佳琦
苏翠侠
刘浩飞
张茜
蔡宗熙
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机构
天津大学机械工程学院
中国铁建重工集团有限公司
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出处
《应用力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期1306-1316,共11页
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基金
国家重点研发计划资助项目(No.2022YFC3802300)。
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文摘
从岩土单元网格划分和接触对搜索过程两方面入手,提出一种高效的盾构刀盘掘进过程数值模拟算法。引入六结点三棱柱单元,该单元边长比接近于1,且每一个面上的内角近似相等,相比于传统六面体单元,计算效率更高,据此建立一种高效的岩土有限元模型,并通过圆柱体单轴压缩数值模拟实验验证了模型的可靠性和高效性。根据盾构刀盘的掘进行为特点,直接得到可能发生接触的岩土网格结点,相比于传统的全局搜索,更加省时,优化了接触对搜索过程,从而提出了一种新颖高效的搜索算法,并通过自编软件开展单刀破岩过程数值模拟,验证了搜索算法的可靠性和高效性。基于自编软件和上述两种策略,使用单核CPU实现了实际工程中使用的复合盾构刀盘掘进全过程的直接数值模拟,得到了掘进后的岩土掌子面形貌和刀盘刀具的法向力载荷时程曲线及分布规律,并通过与商业软件仿真结果和文献得到的刀盘刀具法向力均值对比验证了自编软件的可靠性。
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关键词
全断面隧道掘进机
刀盘
掘进过程
接触
有限元模型
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Keywords
full-face tunnel boring machine
cutterhead
excavation process
contact
finite element model
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分类号
TP311.1
[自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
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题名盾构刀盘的有限元参数化建模及其分析
被引量：17
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作者
陈馈
苏翠侠
王燕群
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机构
盾构及掘进技术国家重点实验室
天津大学机械工程学院
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出处
《隧道建设》
2011年第1期37-41,共5页
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文摘
为快速进行盾构刀盘有限元分析,建立典型刀盘有限元模型建模系统,利用该系统实现了盾构刀盘自动建模和有限元分析,并进行了掘进过程的有限元仿真,得到了刀盘与掘进界面耦合作用下的动态强度、刚度,为刀盘的优化设计提供参考依据。
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关键词
盾构刀盘
有限元
参数化建模
数值仿真
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Keywords
cutter head of shield machine
finite element
parameterized modeling
numerical simulation
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分类号
U455.39
[建筑科学—桥梁与隧道工程]
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