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TBM刀盘系统的参数化建模与强度分析
| 论文题名： | TBM刀盘系统的参数化建模与强度分析 |
| 关键词： | 全断面隧道;挖进机;刀盘系统;参数化建模;强度分析 |
| 摘要： | 作为隧道开挖的专用机械，TBM在隧道工程中被广泛应用。国内外学者对TBM的力学性能和结构设计都进行了大量研究，而有限元分析在这些研究中常作为重要的辅助手段。对于像TBM刀盘这类极为复杂的结构，有限元模型的构建往往要花费大量时间和精力。为此，本文采用ANSYS提供的APDL与VC++可视化编程技术相结合，开发了一套TBM刀盘有限元参数化建模与分析系统。 首先，在不改变刀盘结构形态和特征尺寸的前提下，对细小和次要结构进行了合理简化，设置了能够反映刀盘系统结构特征和尺寸的61个可变参数。基于APDL开发了TBM刀盘系统有限元参数化建模程序，并指出了建模过程中应该注意的几个技术问题。 其次，在编制刀盘建模APDL程序的基础上，开发了友好的人机交互界面，实现了VC++与ANSYS之间的数据传递，解决了输入几何参数的合理性甄别问题，建立了一套可视性良好的TBM刀盘有限元参数化建模与分析系统。通过对某型号直径4米TBM刀盘有限元模型的构建，验证了该系统良好的实用性、可靠性和便利性。 最后，对该系统创建的刀盘模型在正常工作、极限承载及偏载工况下的强度进行了分析，得到了相应工况下刀盘的应力分布及变形情况。对比了所有计算工况下刀盘的倾覆力矩，结果表明，当所有滚刀均承载时，倾覆力矩与滚刀承力大小无直接关联；偏载越严重，刀盘倾覆力矩越大；刀盘下端承受偏载比其他部位承受偏载时更危险。这些信息对于改进刀盘设计具有一定参考价值。 本文开发的TBM刀盘有限元参数化建模与分析系统，可在一定程度上解决TBM刀盘有限元模型构建重复、耗时、费力的难题，减轻TBM刀盘系统有限元分析的前期工作量，缩短结构分析和设计周期。 |
| 作者： | 潘伶伶 |
| 专业： | 力学 |
| 导师： | 焦永树 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河北工业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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