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TBM盘形滚刀接岩域应力分布规律
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作者 张照煌 韩东 +2 位作者 司健康 苏翠侠 贾连辉 《中国工程机械学报》 北大核心 2025年第4期633-638,共6页
破岩力是盘形滚刀设计、磨损分析以及破岩增效的基础,也是TBM设计的主要依据。在给定盘形滚刀与岩石接触区域应力分布公式的基础上,研究了公式中的关键参数——分布指数(χ)。通过盘形滚刀线性破岩的数值模拟和理论分析,研究了17"... 破岩力是盘形滚刀设计、磨损分析以及破岩增效的基础,也是TBM设计的主要依据。在给定盘形滚刀与岩石接触区域应力分布公式的基础上,研究了公式中的关键参数——分布指数(χ)。通过盘形滚刀线性破岩的数值模拟和理论分析,研究了17"和19"平刃和圆刃等截面(CCS)盘形滚刀接岩域应力分布规律,发现了χ与盘形滚刀刃型、尺寸以及贯入度的关系,并分别建立了χ的理论表达式及相应盘形滚刀垂直破岩力预测理论。结果表明:盘形滚刀的尺寸对应力分布影响较小;圆刃滚刀χ值受到贯入度的影响较大;应用文中所建盘形滚刀垂直破岩力预测理论,预测值与模拟值相比,相对误差均小于10%。本研究为TBM盘形滚刀破岩刃接岩域应力分布和垂直破岩力预测提供了有益借鉴。 展开更多
关键词 盘形滚刀 破岩力 贯入度 刃型 应力分布
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大直径泥水盾构掘进参数智能预测 被引量:2
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作者 李健 陶博文 +2 位作者 蔡琦 姚建强 王赶 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第3期148-155,共8页
依托北京市东六环改造项目中京哈高速—潞苑北大街标段大直径泥水盾构隧道工程,结合地应力提取与掘进断面地层信息编码的地质数据处理方法,建立考虑地质条件的盾构参数智能预测模型,提出包含数据获取、数据预处理、数据分解、智能预测... 依托北京市东六环改造项目中京哈高速—潞苑北大街标段大直径泥水盾构隧道工程,结合地应力提取与掘进断面地层信息编码的地质数据处理方法,建立考虑地质条件的盾构参数智能预测模型,提出包含数据获取、数据预处理、数据分解、智能预测模型构建、模型训练与测试、结果评价与分析的一套智能预测分析方法,并对依托工程的盾构掘进参数进行了预测分析。分析结果表明在考虑地质条件后,盾构推力与刀盘扭矩的预测精度分别提高了38.53%与44.86%,保证了后续盾构掘进的施工安全。 展开更多
关键词 盾构隧道 掘进参数 智能预测 地质编码 盾构推力 刀盘扭矩
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用于隧道联络通道开挖的刀盘创新设计和应用
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作者 薛静 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第11期247-251,257,共6页
这里对一种用于隧道联络通道开挖的创新型刀盘开展了研究,对采用此刀盘的新型机械法施工过程进行了分析,依托苏州联络通道工程,对创新型刀盘的四大关键性部件结构进行了设计,通过厂内试验和工地应用,完成了对刀盘可行性的验证。研究结... 这里对一种用于隧道联络通道开挖的创新型刀盘开展了研究,对采用此刀盘的新型机械法施工过程进行了分析,依托苏州联络通道工程,对创新型刀盘的四大关键性部件结构进行了设计,通过厂内试验和工地应用,完成了对刀盘可行性的验证。研究结果表明:采用带回转筒体的新型刀盘,可以快速切削破碎钢筋混凝土管片的环形区域,实现与成型主隧道的快速分离,提高了联络通道工程的掘进效率,降低了切削对成型主隧道的影响;同时,采用回转筒体切削环形区域管片,所需推力明显减小,降低了对联络通道开挖设备的主配置参数,节省了设备成本。研究结果可为联络通道施工提供一种新的机械施工方法。同时,为后续联络通道设备的设计选型配置,提供参考依据。 展开更多
关键词 联络通道 施工过程 刀盘 回转筒体 切砼刀具
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基于改进CSM模型的硬岩掘进机刀盘危险点应力分析方法 被引量:1
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作者 刘建琴 吴迪 +2 位作者 徐攀 乔金丽 郭伟 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期283-290,共8页
TBM刀盘受载后的危险点应力获取缺少直接的测量方法,工况复杂的情况下也难以测量,这就制约了刀盘载荷分析在刀盘寿命分析及其再制造方向上的应用问题,为此本文提出了一种基于改进CSM模型的TBM刀盘危险点应力分析方法.在CSM模型基本压力... TBM刀盘受载后的危险点应力获取缺少直接的测量方法,工况复杂的情况下也难以测量,这就制约了刀盘载荷分析在刀盘寿命分析及其再制造方向上的应用问题,为此本文提出了一种基于改进CSM模型的TBM刀盘危险点应力分析方法.在CSM模型基本压力假设的基础上,提出了滚刀刀刃侧面基本压力的概念,推导计算了滚刀刀刃侧面受到的压力和摩擦力,并将二者逐个引入CSM模型中的三向力的计算,建立了改进的CSM模型;通过与公开的滚刀载荷实验数据对比,计算得到的三向力误差均在5%以内,弥补了CSM模型不能预测侧向力的不足.基于改进的CSM模型,通过分析滚刀载荷三向力的差值关系,建立了滚刀载荷差值与滚刀刀间距离的指数关系,得到了计算刀盘滚刀载荷的理论模型,使用ABAQUS的实体耦合功能,加载上各滚刀的载荷,分析整个刀盘的载荷分布,进一步获得刀盘危险点的位置.由此建立了一套刀盘滚刀群载荷获取及危险点应力分布计算的方法.通过与辽宁大伙房水库引水隧道工程中公开的实验数据及危险点统计数据对比,验证了基于改进CSM模型的TBM刀盘危险点应力计算方式的有效性.该研究对经典的CSM模型进行了改进,所提出的刀盘危险点的应力分析方法可为刀盘再制造寿命预测提供可靠的载荷分析依据,并指导刀盘服役阶段的操控参数设置. 展开更多
关键词 TBM刀盘 改进CSM模型 危险点应力 侧向力
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硬岩非爆机械化采掘技术发展与展望 被引量:4
5
作者 王少锋 石鑫垒 周子龙 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第5期1-15,共15页
近年来,随着地下工程建设及资源开采规模不断扩大,硬岩机械化采掘技术和装备得到不断创新和发展。传统钻爆法因其危险性高、衍生破坏大,难以满足现代岩石工程发展需求。硬岩非爆机械化采掘技术以其安全、高效、经济、智能化进程快等优... 近年来,随着地下工程建设及资源开采规模不断扩大,硬岩机械化采掘技术和装备得到不断创新和发展。传统钻爆法因其危险性高、衍生破坏大,难以满足现代岩石工程发展需求。硬岩非爆机械化采掘技术以其安全、高效、经济、智能化进程快等优势已成为现代岩石破碎工程的主要发展方向。从岩石可切割性、机械刀具(破岩工具)和机械装备3个角度对硬岩非爆机械化采掘技术的发展现状进行了论述。研究表明:岩石可切割性从单一指标评价向多指标综合评价发展;机械刀具类型呈现多样化,刀具性能伴随合金技术和涂层技术的发展而不断提质,并且刀具的设计制造注重在刀具硬度、耐磨蚀性与冲击韧性间寻找最佳平衡点来提高刀具使用寿命;破岩机械装备正在逐步向大型化、重型化、智能化、多样化、精细化发展,以更好地实现硬岩的高效、安全、经济、精细化采掘。在上述分析的基础上,展望了硬岩非爆机械化采掘技术的未来发展方向,认为未来亟须攻克的难点有:①建立深部岩石破碎力学与能量模型,探寻深部硬岩高应力诱导利用与高储能调控方法,开发硬岩诱变改性降危增割协同破岩方法与技术;②明晰硬岩破碎过程的多场多相耦合及多尺度破裂、破坏、破碎过程,开发机械刀具、水力、热力等多源联合破岩技术及装备;③揭示深部破岩扰动诱发高储能岩体动力灾害的力学及能量机制,提出针对性的防控方法;④开发与岩体特性、地应力条件、破岩需求协同匹配的精细化智能破岩技术与装备,形成非爆机械化智能采掘方法与技术体系;⑤构建非爆机械化采掘全过程管理模式,完善硬岩非爆机械化采掘作业流程。通过以上研究攻关,有望促进非爆机械化采掘技术在硬岩工程中的规模化应用,实现硬岩的安全、高效、绿色、智能采掘。 展开更多
关键词 硬岩 非爆机械化 岩石可切割性 机械刀具 采掘设备
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基于SYSWELD的等高齿弧锥齿轮铣刀盘多层焊接数值模拟 被引量:1
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作者 王志刚 张鑫鹏 《工具技术》 北大核心 2024年第8期123-126,共4页
本文借助Visual-Environment焊接模拟仿真软件,以SYSWELD为求解器对等高齿弧锥齿轮铣刀盘V形坡口多层焊接的焊接温度场进行数值模拟,得到了焊接温度场分布云图,分析并对比了每层焊缝中心、焊趾及距焊缝中心5mm处的温度循环曲线,推导出... 本文借助Visual-Environment焊接模拟仿真软件,以SYSWELD为求解器对等高齿弧锥齿轮铣刀盘V形坡口多层焊接的焊接温度场进行数值模拟,得到了焊接温度场分布云图,分析并对比了每层焊缝中心、焊趾及距焊缝中心5mm处的温度循环曲线,推导出三层焊接温度场公式用于计算验证。结果表明,熔池中心温度最高,距离焊缝中心越近,温度梯度变化越大。 展开更多
关键词 SYSWELD 铣刀盘 温度场 多层焊接 V形坡口
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表面应变重构的视觉识别方法
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作者 霍军周 李高瑞 +2 位作者 胡清华 张占葛 葛利涵 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1590-1598,共9页
针对全断面岩石隧道掘进机刀盘在恶劣工况下的应变监测,本文提出了一种表面应变重构的视觉识别方法。通过图像中圆形标距中心点之间像素点数量的变化,得到标距的实际变形,并在此基础上结合柯西-格林公式进行表面应力重构。本文以隧道掘... 针对全断面岩石隧道掘进机刀盘在恶劣工况下的应变监测,本文提出了一种表面应变重构的视觉识别方法。通过图像中圆形标距中心点之间像素点数量的变化,得到标距的实际变形,并在此基础上结合柯西-格林公式进行表面应力重构。本文以隧道掘进机刀盘刀座和筋板2个关键位置为研究对象,设计了4330V和Q345-D共2种材料不同尺寸标准样件,搭建了基于视觉识别和基于应变片的2套测量系统,进行了拉伸载荷作用下的应变对比及样件表面应力重构。研究表明:本文基于视觉识别方法测得的2种材料标准件变形的误差范围为1.28%~3.23%,在此基础上,进行的材料表面应力重构的误差范围为2.20%~4.76%。本文方法可以实现变形的准确测量及实现多方向的应变和变形重构,为实现复杂结构的应变和变形测量奠定了坚实基础。 展开更多
关键词 隧道掘进机刀盘 图像识别 相机标定 畸变矫正 轮廓识别 变形测量 应变测量 应变重构
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TBM刀盘裂纹损伤特性及疲劳可靠性研究 被引量:3
8
作者 王丁 曲传咏 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期121-128,共8页
刀盘作为硬岩掘进机(tunnel boring machine, TBM)工作过程中的核心受力载体,承受多方向的随机载荷,容易萌生裂纹导致疲劳失效,影响施工进度和安全,因此研究其裂纹疲劳可靠性具有重要意义。本研究通过受力分析得到刀盘易萌生裂纹区域及... 刀盘作为硬岩掘进机(tunnel boring machine, TBM)工作过程中的核心受力载体,承受多方向的随机载荷,容易萌生裂纹导致疲劳失效,影响施工进度和安全,因此研究其裂纹疲劳可靠性具有重要意义。本研究通过受力分析得到刀盘易萌生裂纹区域及应力特征,并使用子模型技术法计算刀盘裂纹应力强度因子,研究刀盘裂纹损伤特性;然后结合裂纹疲劳理论,构建了以裂纹扩展寿命为基本变量的TBM刀盘裂纹疲劳可靠性评估模型,应用JC法求解刀盘在不同工作环境下的可靠度,并讨论了不同因素对刀盘可靠度的影响。研究表明:裂纹尖端最深处的裂纹扩展以张开型和撕开型为主,而裂纹两端3种扩展形式都存在;刀盘的裂纹疲劳可靠度随着初始裂纹深度的增大而显著减小,随着裂纹形状比的增大而增大,而临界裂纹深度的变化对可靠度的影响不明显。 展开更多
关键词 TBM刀盘 裂纹疲劳可靠性模型 JC法 可靠度
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考虑温度效应的盾构刀盘黏附试验及堵塞防治 被引量:3
9
作者 王修伟 李树忱 +2 位作者 刘祥坤 万泽恩 彭科峰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2299-2310,共12页
土压平衡盾构在黏性地层掘进时易产生刀盘结泥饼、堵塞等问题,不仅会导致排渣不畅降低掘进效率,并且频繁的开仓处理会增加工程风险,而掘进会产生大量热量影响土体黏附性。采用自主研发的刀盘旋转黏附试验系统,探究刀盘温度与含水率、黏... 土压平衡盾构在黏性地层掘进时易产生刀盘结泥饼、堵塞等问题,不仅会导致排渣不畅降低掘进效率,并且频繁的开仓处理会增加工程风险,而掘进会产生大量热量影响土体黏附性。采用自主研发的刀盘旋转黏附试验系统,探究刀盘温度与含水率、黏土含量、黏土类型等因素联合作用下刀盘黏附效果,并分析了泡沫剂、抗黏剂在不同掺入比下堵塞防治效果。研究结果表明:温度升高会使得旋转扭矩与刀盘表面的土体黏附量降低,但会加速黏土硬化;土体含水率、黏土含量对于扭矩影响趋势相反,但对黏附量影响规律相同,随着土体含水率或黏土含量增加,黏附量先增加后降低,含水率在20%、黏土含量在30%时黏附性最强;膨润土比高岭土黏附性更强;土体含水率、黏土含量与黏土类型对于黏附量的影响可以使用稠度指数进行表征,随着稠度增加黏附量会出现先增加后降低的趋势,稠度指数在0.50~0.75时土体黏附性最强,低稠度指数土体对温度敏感性更强;单独添加泡沫剂会降低土体黏附量,但在注入比为70%时,仍存在大量土体黏附;使用泡沫剂+抗黏剂联合改良在注入比为50%时改良效果较好,继续增加注入比对土体改良效果影响较小。研究成果对于评估黏性地层土压平衡盾构掘进堵塞风险与黏性土渣土改良方案选择具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 土压平衡盾构 刀盘堵塞 黏性地层 温度效应 渣土改良
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超大直径常压复合刀盘结构设计与分析 被引量:3
10
作者 田金坤 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第10期149-156,共8页
基于某过江隧道工程穿越的地质水文情况,并结合拟建工程区间大断面、长距离、高水压等特点,探讨了软硬不均等复合地层中盾构施工重难点,同时在借鉴国内外相应的理论研究成果和典型应用案例的基础上,着重对拟选超大直径盾构机的刀盘结构... 基于某过江隧道工程穿越的地质水文情况,并结合拟建工程区间大断面、长距离、高水压等特点,探讨了软硬不均等复合地层中盾构施工重难点,同时在借鉴国内外相应的理论研究成果和典型应用案例的基础上,着重对拟选超大直径盾构机的刀盘结构、刀具配置、中心冲刷等进行针对性设计分析,旨在设计出匹配拟建隧道工程施工的盾构刀盘,解决拟建区间面临的施工重难点、规避施工风险,并为后续类似工程盾构刀盘设计提供一定参考。 展开更多
关键词 复合地层 刀盘结构 刀具配置 设计分析
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锯片-冲击锤组合刀头联合破岩特性研究 被引量:1
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作者 刘增辉 孔春艳 +2 位作者 吕瑞 马正阔 魏长赟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第24期301-311,共11页
多功能疏浚船是一种内河疏浚作业的重要船舶,为提高其破碎单轴抗压强度大于20 MPa水下岩石能力,设计了锯片-冲击锤组合刀头,并针对冲击头直径D=25 mm、切槽深度h=40 mm、切槽宽度w=4 mm,自由面距离l1=30 mm等主要参数开展了研究。首先,... 多功能疏浚船是一种内河疏浚作业的重要船舶,为提高其破碎单轴抗压强度大于20 MPa水下岩石能力,设计了锯片-冲击锤组合刀头,并针对冲击头直径D=25 mm、切槽深度h=40 mm、切槽宽度w=4 mm,自由面距离l1=30 mm等主要参数开展了研究。首先,进行了自由面条件下单冲击头(质量和高度)和双冲击头(间距)的破岩特性(冲击力、比能耗及裂纹长度)试验研究。随后,开展了冲击头破岩数值模拟研究,对其机理进行阐释。结果表明:当岩石没有切槽自由面时,冲击头破岩形式以压缩破坏为主,破坏形态为破碎坑;当岩石存在自由面时,冲击头破岩形式以拉伸破坏为主,裂纹更易扩展,形成X形主裂纹,产生大块碎石。在单冲击头破岩试验中,存在最优冲击能250 J,首次冲击即可形成有效岩石破坏;在双冲击头破岩试验中,存在最佳间距170 mm,使得裂纹贯通时比能耗最小。 展开更多
关键词 冲击锤 组合刀头 冲击破岩 自由面 破岩特性
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新型平面螺旋齿线圆柱齿轮及其加工方法
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作者 蒋凯佳 宋爱平 +2 位作者 黄嘉铭 陈忠权 蒋书恒 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第3期103-109,共7页
为提升圆柱齿轮的加工效率与齿轮副承载能力,提出了一种新型的平面螺旋齿线圆柱齿轮与该齿轮的快速成形方法,即采用旋转大刀盘快速铣削齿轮,刀盘上按平面螺旋线(阿基米德螺旋线)布置多个刀杆与刀具连续切削齿轮齿槽,平面螺旋线螺距与被... 为提升圆柱齿轮的加工效率与齿轮副承载能力,提出了一种新型的平面螺旋齿线圆柱齿轮与该齿轮的快速成形方法,即采用旋转大刀盘快速铣削齿轮,刀盘上按平面螺旋线(阿基米德螺旋线)布置多个刀杆与刀具连续切削齿轮齿槽,平面螺旋线螺距与被加工齿轮齿距相等,刀盘旋转一圈,被加工齿轮旋转一个齿,实现对齿轮的连续快速加工,通过VERICUT加工仿真验证了该方法的可行性;并研制专用加工机床,实施新型齿轮的加工;阐明了加工出的平面螺旋齿线圆柱齿轮的主要参数,其凹齿面齿线半径略大于凸齿面齿线半径,轮齿呈微鼓形,可以减弱齿轮副啮合偏载。通过对平面螺旋齿线圆柱齿轮副进行三维模拟啮合分析,得出平面螺旋齿线圆柱齿轮副接触区间主要分布于接触齿面中间的部分区域,且轮齿两端受力逐渐变小,有效减少了轮齿两端齿根处的弯曲应力,提升了齿轮副承载能力。 展开更多
关键词 大刀盘 快速成形 平面螺旋齿线圆柱齿轮 啮合偏载
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某隧道盾构刀盘仿真与力学性能研究 被引量:18
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作者 夏毅敏 吴元 +2 位作者 吴峰 刘文华 林赉贶 《计算机工程与应用》 CSCD 2013年第11期248-251,共4页
针对以长沙某地铁施工的地质条件为依据设计的盾构刀盘,利用SOLIDWORKS建立刀盘三维精确模型,通过ANSYS软件对盾构刀盘在土压平衡和土压不平衡两种工况下的受力特性进行了具体分析,得到两种工况下的应力和变形分布;同时对刀盘进行模态分... 针对以长沙某地铁施工的地质条件为依据设计的盾构刀盘,利用SOLIDWORKS建立刀盘三维精确模型,通过ANSYS软件对盾构刀盘在土压平衡和土压不平衡两种工况下的受力特性进行了具体分析,得到两种工况下的应力和变形分布;同时对刀盘进行模态分析,得到了刀盘的固有振动特性。结果表明:危险截面均位于牛腿与面板交界处,土压不平衡下刀盘最大应力为230 MPa,最大变形为2.1 mm;土压平衡下最大应力为143 MPa,最大变形为1.63 mm。刀盘的最大应力小于材料的屈服极限345 MPa,变形相对刀盘尺寸不大,满足强度和刚度要求。根据模态分析可知刀盘的激励频率小于刀盘固有频率,刀盘不会发生共振,刀盘满足动力学要求。 展开更多
关键词 盾构 刀盘 静力分析 模态分析 ANSYS
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土压平衡盾构刀盘开口率与刀盘前后压差的关系 被引量:19
14
作者 刘建琴 郭伟 +2 位作者 黄丙庆 杨亚楠 王志勇 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期659-664,共6页
盾构刀盘开口率是决定刀盘拓扑结构的关键参数,在刀盘的设计中具有重要的作用.为研究盾构刀盘开口率的设计问题,将切削渣土-盾构刀盘作为一体,构建了包括刀盘前部已经切削下来的渣土、刀盘本体、泥土舱和螺旋输送机4部分在内的四联体计... 盾构刀盘开口率是决定刀盘拓扑结构的关键参数,在刀盘的设计中具有重要的作用.为研究盾构刀盘开口率的设计问题,将切削渣土-盾构刀盘作为一体,构建了包括刀盘前部已经切削下来的渣土、刀盘本体、泥土舱和螺旋输送机4部分在内的四联体计算模型,在此基础上,应用流体力学方法模拟了土体-盾构刀盘系统流场静压力和流场速度分布,并与施工数据比较,验证了模型的正确性.应用该模型,研究了不同开口率对刀盘前后压差变化的影响.研究表明:刀盘前后压差随着开口率增大而逐渐减小,在保持掌子面稳定的情况下,螺旋输送机排土速度也随着开口率增大而逐渐减小.对文中所涉及的地质条件,刀盘开口率在30%和50%时,刀盘的支护压力与该地质所对应的地应力较为接近,对掌子面支护比较有利. 展开更多
关键词 盾构 刀盘 开口率 四联体计算模型 流体力学方法
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盾构刀盘驱动扭矩计算模型及实验研究 被引量:31
15
作者 邢彤 龚国芳 杨华勇 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1794-1800,共7页
在盾构驱动系统设计时,需要研究刀盘扭矩的准确计算模型,以便预测不同土层掘进时的刀盘驱动功率.在分析影响土压平衡盾构刀盘扭矩的因素和盾构刀盘扭矩的组成的基础上,提出了模拟试验盾构刀盘驱动扭矩的计算模型,并建立了AMESim仿真模型... 在盾构驱动系统设计时,需要研究刀盘扭矩的准确计算模型,以便预测不同土层掘进时的刀盘驱动功率.在分析影响土压平衡盾构刀盘扭矩的因素和盾构刀盘扭矩的组成的基础上,提出了模拟试验盾构刀盘驱动扭矩的计算模型,并建立了AMESim仿真模型.在模拟盾构平台上,试验研究了盾构刀盘驱动扭矩在不同土层的特性以及刀盘扭矩与刀盘开口率的关系,与仿真结果基本一致,验证了扭矩计算模型的正确性并通过修正系数改进了该模型.进一步仿真研究表明,构成土压平衡盾构刀盘扭矩的主要组分是刀盘前表面、圆周面以及刀盘背面上的摩擦力矩,刀盘开口槽的剪切力矩和土仓内的搅动力矩所占比重约为99%. 展开更多
关键词 盾构 刀盘 扭矩计算模型 AMESIM
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泥饼工况下盾构刀盘热-力耦合分析 被引量:15
16
作者 谭青 吕丹 +1 位作者 夏毅敏 刘文华 《重庆大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期61-66,共6页
由于在渣粘土质中盾构刀盘中心泥饼的形成造成刀盘出现热损伤等失效,研究了在泥饼作用下刀盘在盾构掘进过程中的热-应力耦合问题,得出刀盘在泥饼作用下的温度场和热-应力耦合场分布规律。利用Solidworks和ANSYS软件建立了盾构刀盘三维... 由于在渣粘土质中盾构刀盘中心泥饼的形成造成刀盘出现热损伤等失效,研究了在泥饼作用下刀盘在盾构掘进过程中的热-应力耦合问题,得出刀盘在泥饼作用下的温度场和热-应力耦合场分布规律。利用Solidworks和ANSYS软件建立了盾构刀盘三维有限元模型,结果表明:泥饼形成时,温度在短时间内急剧升高,导致热应力在同一时间内急剧增大到168.2MPa,最大热变形达到3.1mm,并且刀盘中心出现了翘曲现象。 展开更多
关键词 盾构 刀盘 泥饼 温度场 热-力耦合
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某型土压平衡盾构刀盘有限元分析 被引量:18
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作者 夏毅敏 周喜温 +1 位作者 刘玉江 吴遁 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2009年第3期70-74,共5页
根据某土压平衡盾构刀盘结构特点,在Solidworks中建立其三维实体模型,并应用ANSYS软件建立了刀盘相应的有限元计算模型,对刀盘在正常工况和脱困工况下的受力特性进行分析,得到了刀盘在各工况下的应力应变分布规律.分析结果表明,危险截... 根据某土压平衡盾构刀盘结构特点,在Solidworks中建立其三维实体模型,并应用ANSYS软件建立了刀盘相应的有限元计算模型,对刀盘在正常工况和脱困工况下的受力特性进行分析,得到了刀盘在各工况下的应力应变分布规律.分析结果表明,危险截面位于180~210°辅梁与辅条间,在牛腿与法兰盘、辅梁连接处也有较大应力,最大应力为204 MPa,最大变形为1.568 mm,研究结果为刀盘的结构设计和工程施工维护提供了基础数据. 展开更多
关键词 盾构 刀盘 有限元分析 结构分析
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复杂应力状态下TBM刀盘裂纹应力强度因子分析 被引量:12
18
作者 凌静秀 孙伟 +2 位作者 杨晓静 练国富 江吉彬 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期633-639,共7页
为了预测全断面岩石掘进机(tunnel boring machine,TBM)刀盘的疲劳寿命,本文对其裂纹尖端的应力强度因子进行了研究。以某水利工程的刀盘为研究对象,采用基于子模型技术的有限元法分析复杂应力状态下刀盘裂纹的应力强度因子,并给出了不... 为了预测全断面岩石掘进机(tunnel boring machine,TBM)刀盘的疲劳寿命,本文对其裂纹尖端的应力强度因子进行了研究。以某水利工程的刀盘为研究对象,采用基于子模型技术的有限元法分析复杂应力状态下刀盘裂纹的应力强度因子,并给出了不同裂纹参数对应力强度因子的影响规律,为刀盘裂纹扩展寿命的预测提供输入条件。分析表明,当裂纹位置角为45°或135°时,裂纹尖端的等效应力强度因子最大,对结构损伤最严重;形状比对K_Ⅰ值影响最显著,形状比越大,尖端K_Ⅰ值相差越大,在深度方向的扩展趋势也越强;K_Ⅰ、K_Ⅱ及K_Ⅲ值均随裂纹深度的增加而增大,裂纹尖端最深处以张开型扩展形式为主,而表面点则是3种开裂形式并存。 展开更多
关键词 TBM刀盘 应力强度因子 裂纹 复杂应力状态 子模型技术 裂纹形状比 疲劳寿命
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基于裂纹失效区域的分体式刀盘可靠性计算 被引量:7
19
作者 孙伟 朱晔 +1 位作者 凌静秀 霍军周 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1144-1148,共5页
全断面岩石掘进机(tunnel boring machine,TBM)工作时刀盘表面会产生大量裂纹,针对这种情况提出一套裂纹区域划分法,在此基础上建立可靠度计算模型.首先,根据受力及结构形式的不同划分刀盘易发生裂纹的危险区域,然后运用雨流计数法获取... 全断面岩石掘进机(tunnel boring machine,TBM)工作时刀盘表面会产生大量裂纹,针对这种情况提出一套裂纹区域划分法,在此基础上建立可靠度计算模型.首先,根据受力及结构形式的不同划分刀盘易发生裂纹的危险区域,然后运用雨流计数法获取应力幅值.以裂纹疲劳损伤累积为基本变量,创建TBM刀盘裂纹扩展形式的可靠度计算模型.以中天山隧道工程TBM刀盘为例,刀盘易发生裂纹的部位可划分为10个区域.TBM掘进4 km时可靠度的计算结果与实际工程相符.刀座焊接处最易发生疲劳破坏,维修时应采取措施防止其裂纹扩展. 展开更多
关键词 刀盘裂纹 可靠度 刀盘分区 应力幅值
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TBM的滚刀布置优化设计研究 被引量:19
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作者 苏鹏程 王宛山 +1 位作者 霍军周 李震 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期877-881,共5页
滚刀在刀盘上的布置问题是全断面岩石掘进机(TBM)设计的核心内容.基于刀盘的受力需满足空间力系平衡的原则,建立了非线性多目标滚刀布置模型.提出了利用协同进化算法优化滚刀布置的方法.以引洮隧道掘进机滚刀布置实例对所建立的模型和... 滚刀在刀盘上的布置问题是全断面岩石掘进机(TBM)设计的核心内容.基于刀盘的受力需满足空间力系平衡的原则,建立了非线性多目标滚刀布置模型.提出了利用协同进化算法优化滚刀布置的方法.以引洮隧道掘进机滚刀布置实例对所建立的模型和所采用的优化算法进行了验证.在多种岩石边界条件下,与原TBM滚刀布置方案进行了对比分析.结果表明,采用本文方法获取的滚刀布置方案具有更小的倾覆力矩和不平衡力,证明了该模型及所用的优化算法是可行的、有效的. 展开更多
关键词 全断面岩石掘进机(TBM) 滚刀布置 刀盘结构 岩石边界
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