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TBM虚拟样机建模及掘进性能仿真研究
| 论文题名： | TBM虚拟样机建模及掘进性能仿真研究 |
| 关键词： | 全断面隧道掘进机;虚拟样机;参数化建模;岩石载荷;掘进性能 |
| 摘要： | TBM施工以它高效、快速、安全可靠等优点，在现代地下隧道工程施工中占居于主导地位。现有的TBM在施工过程中，由于地质条件复杂多变或岩层的不均匀分布会导致刀盘面上载荷发生严重偏离轴线的现象。针对这一问题提出了国家973项目(NO.2013CB035400)子课题—硬岩掘进装备的智能感知与主动纠偏。本课题作为该课题的一部分，旨在利用虚拟样机的方法，分析岩石对TBM掘进性能的影响。 本论文分为五章，各章内容分述如下： 论文第一章主要介绍了TBM的基本类型、使用范围及工作原理，提出了开展TBM建模研究的必要性;简要介绍了TBM建模、虚拟样机技术、参数化建模的研究现状，并对现状进行了总结;最后概述论文的研究目标和主体内容。 论文第二章从TBM结构形式和工作原理出发，确定出TBM主机的拓扑结构;然后利用三维造型软件SolidWorks和ANSYS，采用基于界面的方法，分别对机构中的主要零部件和围岩进行了表达;最后在ADAMS软件中集成前面生成的模型库，建立机构之间的连接和约束关系，得到完整的TBM虚拟样机模型。 论文第三章针对本文中建立的TBM主机虚拟样机比较复杂，提出采用参数化建模的方法，将TBM虚拟样机建模过程完全用参数化的语言进行表达。首先基于SolidWorks的二次开发方法，采用VB语言建立TBM零件三维参数化模型;然后利用ANSYS的参数化编程语言建立围岩有限元参数化模型;最后借助ADAMS软件的批处理语言建立TBM虚拟样机参数化模型。 论文第四章内容包括在恒推力工作模式下，对TBM虚拟样机进行仿真，并分析岩石负载对TBM掘进性能的影响。主要分析均匀岩石和分层分布的岩石断面对TBM轴向掘进位移、轴向掘进速度、滚刀贯入量以及刀盘面所受岩石的轴向合力四个参数的影响。 论文第五章对本论文的工作进行了全面的总结，概括了课题的主要研究内容与结论，并对论文的不足和未来的工作进行了展望。 |
| 作者： | 饶鹏 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 姚斌;朱笑丛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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