TBM三滚刀协同线性切割和回转切割破岩数值模拟

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作者 翟淑芳 杜红坤 +2 位作者 田浩 李康 王艺涵 《郑州大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第6期118-126,共9页

全断面隧道掘进机TBM掘进过程中刀盘上的盘型滚刀存在协同破岩过程。为了研究滚刀协同破岩对TBM破岩效率的影响,采用有限元数值模拟方法,分析了三滚刀线性切割协同破岩和回转切割协同破岩对TBM破岩效率的影响。根据临空面数量将三滚刀... 全断面隧道掘进机TBM掘进过程中刀盘上的盘型滚刀存在协同破岩过程。为了研究滚刀协同破岩对TBM破岩效率的影响,采用有限元数值模拟方法,分析了三滚刀线性切割协同破岩和回转切割协同破岩对TBM破岩效率的影响。根据临空面数量将三滚刀协同破岩划分为同次破岩、顺次破岩、由内向外破岩、由外向内破岩4种模式,结果表明:有两个临空面的由外向内破岩的破岩滚动力、法向力以及比能的整体趋势均最小,即4种破岩模式中由外向内破岩效率最高;当刀间距与贯入度的比值为30时,滚刀破岩比能最小,破岩效率最高;滚刀线性切割试验数据向回转切割试验数据转化时,滚动力和比能的换算系数均为1.35,法向力的换算系数为0.87。该结论为TBM运行过程中操作参数的设置以及刀盘的设计提供了理论依据。 展开更多

关键词 全断面隧道掘进机 滚刀 协同破岩 线性切割试验 回转切割试验

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基于线性切割试验碴片分析的滚刀破岩效率研究 被引量：30

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作者 龚秋明 周小雄 +2 位作者 殷丽君 何冠文 苗崇通 《隧道建设》 北大核心 2017年第3期363-368,共6页

为了研究碴片形状与TBM破岩效率之间的关系,应用机械破岩试验平台对北山花岗岩进行线性切割试验。通过对试验所形成的碴片进行粗糙度指数、扁平度以及长轴分析,发现不同滚刀间距及贯入度下所形成的碴片有很好的规律。TBM破岩效率越高,... 为了研究碴片形状与TBM破岩效率之间的关系,应用机械破岩试验平台对北山花岗岩进行线性切割试验。通过对试验所形成的碴片进行粗糙度指数、扁平度以及长轴分析,发现不同滚刀间距及贯入度下所形成的碴片有很好的规律。TBM破岩效率越高,所形成的碴片大岩块的长轴更长,粗糙度指数更大,同时碴片也更加扁平。将粗糙度指数与比能进行回归分析,二者具有很好的线性关系。对于北山花岗岩,当刀间距与贯入度的比值为40左右时,TBM破岩效率最高。因此,碴片分析对评价TBM的破岩效率和优化施工具有重要意义。 展开更多

关键词 TBM 碴片 破岩效率 滚刀破岩试验 线性切割试验

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微爆索线性切割航空有机玻璃的实验研究和有限元分析 被引量：20

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作者 李志强 刘晓明 +1 位作者 赵勇刚 赵隆茂 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期385-389,共5页

为了提高航空人/椅救生系统穿盖的成功率和降低飞机复杂性,提出了微爆索(MDC)线性切割技术在穿盖弹射系统中的应用。设计了一系列不同类型的微爆索,对航空有机玻璃(PMMA)平板元件的切割过程进行了实验研究,确定了微爆索的金属药型罩材... 为了提高航空人/椅救生系统穿盖的成功率和降低飞机复杂性,提出了微爆索(MDC)线性切割技术在穿盖弹射系统中的应用。设计了一系列不同类型的微爆索,对航空有机玻璃(PMMA)平板元件的切割过程进行了实验研究,确定了微爆索的金属药型罩材质、炸药类型和装药线密度范围。观测了层裂现象,得到了切割深度与装药量的关系。采用非线性动态分析程序LS-DYNA对切割过程进行了数值模拟,观察到了层裂现象。数值模拟得到的PMMA的切割深度与装药线密度的关系,与实测得到的结果基本吻合。 展开更多

关键词 爆炸力学 微爆索 线性切割 金属药型罩 层裂 有限元分析

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刃型参数对滚刀破岩影响的线性切割试验 被引量：9

4

作者 龚秋明 吴帆 +2 位作者 马帅 郑彦龙 殷丽君 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1098-1108,共11页

采用北京工业大学自主研制的机械破岩试验平台,分别应用V刃、平刃和圆刃滚刀对重庆青砂岩进行线性切割破岩试验。基于破岩现象和试验数据,从滚刀力、刀刃应力、比能和岩渣等方面研究刃型参数对滚刀破岩机理和效率的影响,并讨论不同刃型... 采用北京工业大学自主研制的机械破岩试验平台,分别应用V刃、平刃和圆刃滚刀对重庆青砂岩进行线性切割破岩试验。基于破岩现象和试验数据,从滚刀力、刀刃应力、比能和岩渣等方面研究刃型参数对滚刀破岩机理和效率的影响,并讨论不同刃型滚刀的适用性。研究结果表明:刃型参数会影响岩石内部裂纹扩展模式,改变滚刀破岩机理。圆刃滚刀的破岩曲线呈线性增长趋势,刀尖接触应力较高,滚刀力较小,刀刃下方径向裂纹扩展充分,岩片多为“两侧薄、中间厚”,滚刀更容易侵入岩石,但滚刀的受力状态不好;平刃滚刀的破岩曲线呈幂函数增长趋势,刀尖接触应力小,岩石损失范围更小,破岩裂纹平直扩展并产生扁平状岩片,破岩相对较难,但刀具受力状态较好;V刃滚刀破岩性能介于圆刃与平刃滚刀之间。无论何种刃型的滚刀,随着贯入度增加,岩石内部裂纹扩展范围加大,刀刃接触应力呈降低趋势。对于重庆青砂岩而言,圆刃滚刀比能最低,破岩效率最优。 展开更多

关键词 滚刀刃型 线性切割试验 破岩效率 刀刃应力 岩渣参数

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多面聚能线性切割器的研究 被引量：2

5

作者 罗勇 沈兆武 崔晓荣 《爆破》 CSCD 2006年第2期93-96,101,共5页

对聚能切割器定向断裂爆破进行了实验研究,并利用计算机程序进行了模拟,得到的结果与实验符合很好,这将为实际工程提供一条好的技术途径。针对具体工程问题,需要研究岩石的力学性质,设计并制作多面聚能线形切割器,以满足实际工程的需要。

关键词 多面聚能 线性切割器 根底 靶板

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销毁大口径弹药用线性切割器的设计 被引量：12

6

作者 商健 顾文彬 +1 位作者 吴腾芳 谭林 《爆破》 CSCD 1997年第4期80-85,共6页

为满足大口径废旧弹药销毁的需要，根据聚能侵彻理论和实验研究，设计了销毁大口径弹药用线性切割器。运用爆炸流体动力学理论和实验基础上的半经验半理论公式，计算了线性切割器的侵彻深度；用设计的切割器进行侵彻试验，验证计算方法... 为满足大口径废旧弹药销毁的需要，根据聚能侵彻理论和实验研究，设计了销毁大口径弹药用线性切割器。运用爆炸流体动力学理论和实验基础上的半经验半理论公式，计算了线性切割器的侵彻深度；用设计的切割器进行侵彻试验，验证计算方法的正确性。将设计的切割器用于销毁作业，能满足使用要求。本文即对此进行讨论。 展开更多

关键词 线性切割器 平面射流 侵彻计算 弹药销毁 起爆药

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含轴裂纹甘蔗切割器系统非线性动力学特性分析! 被引量：2

7

作者 魏道高 胡美玲 +1 位作者 马倩 区颖刚 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期80-85,共6页

将切割器简化成铅垂悬臂转子-支承系统,将斜裂纹设置在轴与盘身连接处附近,考虑裂纹与切割力2种非线性因素建立了该系统的3自由度动力学方程。基于该模型,选用开斜裂纹刚度计算模型,对含斜裂纹的甘蔗切割器动力特性进行数值计算与分析... 将切割器简化成铅垂悬臂转子-支承系统,将斜裂纹设置在轴与盘身连接处附近,考虑裂纹与切割力2种非线性因素建立了该系统的3自由度动力学方程。基于该模型,选用开斜裂纹刚度计算模型,对含斜裂纹的甘蔗切割器动力特性进行数值计算与分析。结果表明,系统在含裂纹与无裂纹时相比刀盘轴心轨迹及其频率成分有显著不同;刀盘轴转速为800 r/min时,随裂纹深度增加,轴心轨迹形状变化较大,对应的进动幅值呈递增趋势。 展开更多

关键词 甘蔗 切割器 斜裂纹 非线性切割力

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线性聚能切割器切割钢板的实验研究 被引量：8

8

作者 杨力 周翔 +1 位作者 顾月兵 刘好全 《工程爆破》 2003年第2期19-21,共3页

概述了聚能装药的切割原理和实验目的,介绍了实验所用的几种线性切割器的主要性能。根据聚能切割器切割钢板的实验,为上海钢铁厂钢结构厂房的切割爆破拆除选定了切割器类型。通过实验认识到,切割器的爆轰形成阶段,不能使钢板达到正常的... 概述了聚能装药的切割原理和实验目的,介绍了实验所用的几种线性切割器的主要性能。根据聚能切割器切割钢板的实验,为上海钢铁厂钢结构厂房的切割爆破拆除选定了切割器类型。通过实验认识到,切割器的爆轰形成阶段,不能使钢板达到正常的切割深度。为此,当采用一端起爆时,切割器的起爆端必须超出钢板边缘一定长度,才能取得良好的切割效果。与普通外部装药爆破相比,应用线性聚能切割器具有节省炸药、切割快速、方便和降低成本等优点。 展开更多

关键词 线性聚能切割器 钢板 爆破拆除 钢结构厂房

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甘蔗切割器系统轴裂纹识别分析

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作者 魏道高 胡美玲 +1 位作者 马倩 区颖刚 《华南农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期105-110,共6页

【目的】从甘蔗切割器系统多种非线性因素作用下的振动特性中获得识别轴裂纹的信息.【方法】将切割器简化成铅垂悬臂转子-支承系统,将斜裂纹设置在轴与盘身连接处附近,只考虑裂纹与切割力2种非线性因素建立了该系统的3自由度动力学方程... 【目的】从甘蔗切割器系统多种非线性因素作用下的振动特性中获得识别轴裂纹的信息.【方法】将切割器简化成铅垂悬臂转子-支承系统,将斜裂纹设置在轴与盘身连接处附近,只考虑裂纹与切割力2种非线性因素建立了该系统的3自由度动力学方程.基于该模型,选用开斜裂纹刚度计算模型,对含斜裂纹的甘蔗切割器动力特性进行数值仿真.【结果和结论】当Ω=500 r·min-1系统在无裂纹而仅有非线性切割力作用下,横向振动出现了工频和组合频率响应;相同工况时,系统在含裂纹和非线性切割力双因素作用下,横向振动出现了工频和组合频率,但新增加了二倍频响应,且随裂纹深度增加二倍频响应幅值增加.由此可从2种非线性因素中获得识别轴裂纹信息.扭转振动则在有裂纹时比无裂纹情况下增加了工频成分. 展开更多

关键词 甘蔗 切割器 斜裂纹 非线性切割力

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全钢结构体育馆聚能切割爆破拆除技术 被引量：5

10

作者 易克 曲广建 +4 位作者 李高锋 贾海波 张迎春 钟明寿 王俊岩 《工程爆破》 2015年第6期25-31,共7页

详细介绍了聚能切割爆破拆除技术在沈阳市绿岛全钢结构体育馆中的应用情况。通过精心设计,钢结构立柱和顶层采取倾斜切割缝形成爆破切口,爆破部位采用沙袋作为防护材料对裸露装药进行防护,应用数码电子雷管进行起爆延时控制,并通过现场... 详细介绍了聚能切割爆破拆除技术在沈阳市绿岛全钢结构体育馆中的应用情况。通过精心设计,钢结构立柱和顶层采取倾斜切割缝形成爆破切口,爆破部位采用沙袋作为防护材料对裸露装药进行防护,应用数码电子雷管进行起爆延时控制,并通过现场试验和数值模拟技术对切割器的切割能力、预处理后的结构稳定性及爆破切口的合理性进行模拟分析和方案优化,最终成功实施了爆破拆除,取得十分理想的效果,可为类似工程提供借鉴。 展开更多

关键词 线性聚能切割器 爆炸切割 钢结构 爆破安全

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全断面岩石掘进机滚刀间距优化研究 被引量：7

11

作者 李刚 王宛山 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期913-917,共5页

为了获得全断面岩石掘进机滚刀的最佳切割参数,提高破岩效率,基于岩石断裂力学理论,分析了滚刀的破岩机理,建立了岩石的损伤本构模型,采用三维数值模拟方法对破岩过程进行了仿真分析.采用推力和滚动力共同作用的破碎机制,研究了最优刀... 为了获得全断面岩石掘进机滚刀的最佳切割参数,提高破岩效率,基于岩石断裂力学理论,分析了滚刀的破岩机理,建立了岩石的损伤本构模型,采用三维数值模拟方法对破岩过程进行了仿真分析.采用推力和滚动力共同作用的破碎机制,研究了最优刀间距的确定方法,给出了不同岩石模型的最优切割参数,最后采用线性切割实验方法对仿真结果进行了验证.结果表明,该数值模拟方法不仅能够反映滚刀的破岩机理,而且可以确定滚刀的最优切割参数,并对全断面岩石掘进机进行性能评价. 展开更多

关键词 全断面岩石掘进机 盘形滚刀 破岩机理 滚刀间距优化 线性切割实验

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爆炸法销毁废旧炮弹 被引量：5

12

作者 葛勇 付天光 +2 位作者 杨智广 费鸿禄 戴显超 《中国矿业》 北大核心 2006年第11期85-87,共3页

近些年来阜新市收缴了703枚战争时期遗留下来的废旧炮弹,这些爆炸物品已失去使用价值,但对人民的生命财产构成了威胁。根据这些废旧的炮弹的特点,决定采用爆炸法销毁这些废旧的炮弹。文章介绍了根据炮弹类型的不同而采用的不同装药方法... 近些年来阜新市收缴了703枚战争时期遗留下来的废旧炮弹,这些爆炸物品已失去使用价值,但对人民的生命财产构成了威胁。根据这些废旧的炮弹的特点,决定采用爆炸法销毁这些废旧的炮弹。文章介绍了根据炮弹类型的不同而采用的不同装药方法;炮弹的运输的过程和安全警戒等销毁的整个过程。经过精心操作,取得了预期的效果。 展开更多

关键词 废旧炮弹 爆炸法销毁 线性切割器

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滚刀破岩引致岩石振动特性试验研究 被引量：8

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作者 薛亚东 廉旭 +1 位作者 李兴 周杰 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2018年第A02期337-344,共8页

隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)技术是一种安全高效的隧道工程施工方法。在TBM掘进中,滚刀刀盘系统与岩石相互作用时会产生振动现象,其振动特性与破岩机制均会影响到TBM的掘进效率和刀盘刀具的使用寿命。通过制作大尺寸砂浆材... 隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)技术是一种安全高效的隧道工程施工方法。在TBM掘进中,滚刀刀盘系统与岩石相互作用时会产生振动现象,其振动特性与破岩机制均会影响到TBM的掘进效率和刀盘刀具的使用寿命。通过制作大尺寸砂浆材料试件,采用自主研制的TJ-TS500型线性切割试验平台,设计较为精细的振动测试系统,进行滚刀线性切削试验。试验方案考虑切深、切割速度以及试样节理特征等因素,同时在切削过程中对滚刀三向力以及试样的振动信号进行监测。通过对采集的振动信号进行快速傅里叶变换(fast Fourier transformation,FFT),分析不同切削参数条件下的滚刀破岩振动特性。 展开更多

关键词 隧道掘进机(TBM) 盘形滚刀 振动特性 线性切割试验

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基于耦合FDM-DEM方法的TBM滚刀最优化研究 被引量：15

14

作者 徐琛 刘晓丽 +1 位作者 王恩志 王思敬 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第S01期286-291,299,共7页

为确定TBM盘型滚刀的最优布置,结合有限差分法(FDM)和离散元法(DEM)的优点,采用FDM-DEM耦合的数值模拟方法,对不同刀间距和贯入度条件下TBM双滚刀破岩过程进行三维动态仿真模拟,分析研究了不同滚刀配置对岩石破碎效果的影响。为了验证... 为确定TBM盘型滚刀的最优布置,结合有限差分法(FDM)和离散元法(DEM)的优点,采用FDM-DEM耦合的数值模拟方法,对不同刀间距和贯入度条件下TBM双滚刀破岩过程进行三维动态仿真模拟,分析研究了不同滚刀配置对岩石破碎效果的影响。为了验证所提出方法的可行性和准确性,利用线性切割机(LCM)对科罗拉多红色花岗岩进行了切割试验,通过对比分析线性切割试验数据,验证了所提出方法的可行性。数值模拟结果表明:对于科罗拉多红色花岗,滚刀法向力和切向力会随着刀间距和贯入度比值的增加先减少后增大,当刀间距和贯入度的比值为20左右,滚刀法向力和切向力最小。线性切割试验和数值模拟结果均表明,当间距和贯入度的比值在17~20左右,岩石切割的比能量最低,此时TBM切割效率最高。文章提出方法的方法可以为TBM滚刀刀头配置提供重要依据。 展开更多

关键词 TBM FDM-DEM 贯入度 线性切割实验 科罗拉多红色花岗岩 比能

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不同间距和倾角的岩石节理对TBM滚刀破岩的影响 被引量：5

15

作者 王滨 李尧 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第29期13066-13074,共9页

在隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)开挖过程中会遇到表面节理条件不同的围岩,影响TBM操作参数的选取和施工效率。为研究节理条件对滚刀力的影响,设置了3种岩面切缝方案模拟不同间距和角度的节理岩石进行线性切割试验,观察岩面... 在隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)开挖过程中会遇到表面节理条件不同的围岩,影响TBM操作参数的选取和施工效率。为研究节理条件对滚刀力的影响,设置了3种岩面切缝方案模拟不同间距和角度的节理岩石进行线性切割试验,观察岩面破坏情况,收集岩渣并记录滚刀破岩的三向力和振动信号,从岩体破坏、刀具振动情况分析贯入度、切缝的间距和角度对滚刀破岩效果的影响。结果表明:滚刀法向力和滚动力均随着贯入度的增大而增大;切缝间距400 mm比间距200 mm的岩样所需的破岩力更大,但是破岩效果较差;斜切缝岩样相比平行切缝岩样所需破岩力更低而破岩效果较好。在此基础上利用多元线性回归方法建立了滚刀力预测模型,具有较高的预测精度。 展开更多

关键词 隧道工程 线性切割试验 贯入度 节理间距 表面节理角度 滚刀力

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超近程拦截系统中毁伤元的最佳延时起爆时间的控制 被引量：1

16

作者 高英杰 苟瑞君 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2010年第3期103-104,110,共3页

为了准确计算毁伤元延时起爆时间、提高超近程系统拦截空中目标的有效性,采用线性切割器作为毁伤元,且研究线性切割器的原理及特点,在地面坐标系中建立线性切割器和目标的运动模型。通过对模型的计算及分析得到毁伤元最佳起爆延时时间段... 为了准确计算毁伤元延时起爆时间、提高超近程系统拦截空中目标的有效性,采用线性切割器作为毁伤元,且研究线性切割器的原理及特点,在地面坐标系中建立线性切割器和目标的运动模型。通过对模型的计算及分析得到毁伤元最佳起爆延时时间段,它对超近程反导的弹目交汇时间计算有一定的指导意义。同时得到在最佳起爆延时时间段对线性切割器的射角及时调整可以更有效的拦截目标。 展开更多

关键词 毁伤元 线性切割器 最佳延时 超近程拦截

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碳纤维复合材料编织板的爆炸分离研究

17

作者 胡坤伦 薛克军 +4 位作者 何志杰 赵康 夏治园 宋凡平 韩体飞 《工程爆破》 CSCD 北大核心 2022年第4期1-6,24,共7页

为探究碳纤维复合材料编织板的爆炸分离方法,通过C型聚能装药结构、线性聚能切割器2种切断方法进行试验探究,并利用AUTODYN软件进行数值模拟,分析切口处粒子飞散速度,结合Tsai-Wu张量强度准则分析复合板断裂程度。试验结果表明:C型聚能... 为探究碳纤维复合材料编织板的爆炸分离方法,通过C型聚能装药结构、线性聚能切割器2种切断方法进行试验探究,并利用AUTODYN软件进行数值模拟,分析切口处粒子飞散速度,结合Tsai-Wu张量强度准则分析复合板断裂程度。试验结果表明:C型聚能装药结构和线性聚能切割器均能成功切断复合板,C型聚能装药结构由一次强激波压缩切断复合板,切口较为平整;线性聚能切割器由于未设炸高,在未充分形成的射流和拉伸波的作用下,导致切口有较大损伤,没有C型聚能装药结构切口平整。模拟结果表明复合板在分离过程中经历了4个阶段,切口粒子形成2次峰值速度;由Tsai-Wu张量计算出复合板断裂完全,各个监测点的F值都比恰好断裂的时的F值大2~8倍左右,试验药量较大,应适当减少药量,为今后的优化试验奠定了基础。 展开更多

关键词 爆炸分离 碳纤维复合材料 数值模拟 线性聚能切割器

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