原文传递
绞吸式挖泥船绞刀挖岩的离散单元法数值仿真
| 论文题名： | 绞吸式挖泥船绞刀挖岩的离散单元法数值仿真 |
| 关键词： | 绞吸式挖泥船;绞刀挖岩;动态切削过程;离散单元法;仿真分析 |
| 摘要： | 绞刀是绞吸式挖泥船的核心部件之一，在绞吸式挖泥船施工时绞刀直接与切削介质进行复杂接触，承受巨大切削载荷，同时绞刀作用于切削介质使其产生大量碎屑，其工作性能直接影响施工效率。基于上述问题，通过对绞刀挖岩的动态切削过程进行分析获取其动态切削载荷及碎屑运动情况对优化绞刀结构设计、降低功耗、减少磨损、提高碎屑的导送效率等具有重要意义。因此本文对绞吸式挖泥船绞刀挖岩的动态切削过程进行了离散单元法数值仿真。 首先，本文对仿真中所需模型进行了建立，并对岩石类材料离散元接触模型微观参数的标定方法进行了研究与修正。根据实验绞刀建立了绞刀三维模型，并根据实验材料与碎屑的形状参数分别确定了颗粒模型的材料参数与形状参数。采用虚拟休止角试验标定了相关摩擦系数，采用虚拟单轴压缩试验和虚拟巴西圆盘劈裂试验标定了粘结键接触模型的微观参数，建立了能够反映实验材料宏观力学性能的离散元颗粒床模型。此外，对接触模型微观参数标定流程进行了修正，发现在虚拟单轴压缩试验中刚度值需要再标定，并研究了巴西试验中加载方式、加载速度和时间步长对结果的影响规律。 其次，本文对绞刀挖岩的动态切削过程进行了离散元数值仿真。仿真过程中碎屑的生成及运动、切削形貌与实际相符，绞刀受载情况与实验及有限元仿真结果基本一致，从而验证了仿真流程实施的可行性及可靠性。同时研究了切削速度、转速对绞刀受载情况的影响规律，并发现了转速对碎屑生成及运动情况影响较大，为了获得良好的导送情况，应当选取适当的转速。 本文对岩石类材料离散元接触模型微观参数的标定方法进行了研究及修正，为岩石类材料的离散元建模方法提供了参考；同时对绞刀挖岩的动态切削过程进行了仿真分析，为绞刀的载荷预测提供了手段，并为碎屑导送的研究提供了基础。 |
| 作者： | 田蓝 |
| 专业： | 固体力学 |
| 导师： | 蔡宗熙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
