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盾构机刀盘的疲劳分析及可靠性分析
| 论文题名： | 盾构机刀盘的疲劳分析及可靠性分析 |
| 关键词： | 隧道工程;盾构机;刀盘系统;疲劳特性;结构可靠性 |
| 摘要： | 刀盘是TBM的重要部件之一，其工作性能直接影响到TBM的工作寿命和隧道施工质量。本文视刀盘载荷为随机载荷，基于ANSYS和WORKBENCH对TBM刀盘的可靠性和疲劳特性进行分析，并对其薄弱部位进行尺寸优化。本文的主要工作如下： （1）TBM刀盘三维模型的建立。为提高计算精度，通过对刀盘进行实体切分和肋板对应节点刚连等方式，获得了刀盘的六面体网格模型。在分析刀盘受力特点的基础上，在滚刀刀孔处建立关键点，实现了分组对刀盘施加随机载荷。 （2）TBM刀盘的可靠性分析。在考虑刀盘载荷随机变化的情况下，基于响应面法，利用ANSYS中的概率分析模块，得到了刀盘结构的失效概率，确定了影响其失效概率主、次要因素，研究了切向力与推进力之比对失效概率的影响，对比分析了灵敏度与切/推比例系数之变化关系。 （3）TBM刀盘的疲劳分析。根据有限元分析结果，基于修正的S-N曲线理论，对刀盘进行了疲劳分析，绘制了刀盘结构的S-N曲线和疲劳—敏感度曲线，分析了影响刀盘疲劳寿命的主要因素，为刀盘结构的优化设计提供了依据。 （4）TBM刀盘的结构优化。通过对刀盘结构薄弱部位的关键尺寸进行参数化描述，以最小寿命为目标，对这些尺寸进行了优化。优化后最小寿命增加了230.6％,最大等效应力减小了29.3%。通过对相关尺寸的灵敏度分析，确定了影响最小寿命的关键因素，为改进设计提供了参考。 |
| 作者： | 刘森 |
| 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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