原文传递
TBM盘形滚刀磨损演变数值模拟研究
| 论文题名： | TBM盘形滚刀磨损演变数值模拟研究 |
| 关键词： | 全断面岩石掘进机;盘形滚刀;磨损演变;数值模拟;仿真平台;接触特性 |
| 摘要： | 全断面岩石隧道掘进机(TBM)广泛应用于岩石地层的隧道开挖，盘形滚刀作为其破岩的主要工具，存在消耗量大、费用高以及不合理使用导致延误工期的问题，研究盘形滚刀的磨损特性及其演变规律具有重要意义。 研究了实际盘形滚刀的磨损机理，并设计模拟盘形滚刀-岩石摩擦副的干摩擦试验台，分析了载荷、刀圈试样硬度、岩石类型对盘形滚刀刀圈试样磨损的影响规律。 采用有限元方法研究盘形滚刀破岩过程中的接触特性，分析了盘形滚刀运动学特性、盘形滚刀与岩石接触应力分布及变化特性、盘形滚刀所受三向力的特点，并选择了合理的接触应力和速度瞬心计算模型。 建立了盘形滚刀刀圈表面点与岩石的相对滑动量计算模型，并结合磨损仿真基本模型以及盘形滚刀与岩石的接触应力模型建立了盘形滚刀磨损预测仿真模型。对定西工程大理石岩层的掘进段进行盘形滚刀磨损仿真和磨损量测量，仿真预测值与实测值基本相符。仿真发现在正面磨损与侧面磨损同时作用下，盘形滚刀刀刃逐渐磨损成尖形，与实际施工中盘形滚刀磨损后的形态一致。结果证明了预测模型及仿真方法的有效性。随后研究了盘形滚刀安装半径、刀盘掘进参数以及地质条件对盘形滚刀磨损特性的影响规律。 在Matlab GUI中建立了盘形滚刀磨损演变仿真平台，将论文研究推向工程应用。对甘肃定西工程某掘进段TBM刀盘各个刀位处的盘形滚刀磨损演变过程进行仿真，仿真结果与实际相符。 |
| 作者： | 朱震寰 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 谭青 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
