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盾构机刀盘系统的可靠性分析与分配
| 论文题名： | 盾构机刀盘系统的可靠性分析与分配 |
| 关键词： | 盾构机;刀盘系统;可靠性指标;刀具布置;刀具类型 |
| 摘要： | 随着经济的发展，地铁、铁路和一些大型道路工程的数目也急剧增加，盾构机在工程实际中变得越来越重要，对盾构机掘进效率的要求也越来越高。刀盘系统作为盾构机的重要组成部分，对盾构机的掘进效率有着很大的影响。因此对盾构机刀盘系统进行的可靠性研究在工程实际中就有着非常重要的意义。本文以北方重工某型号盾构机的刀盘系统为研究对象，对其在正常工况下的刀盘面板进行了有限元分析，得到了刀盘面板的最大等效应力、轴向最大变形量等数据，并对这些数据进行了分析。然后基于应力-强度干涉模型完成了刀盘面板的静强度可靠性分析。并基于子系统故障模式的严重度对组成盾构机刀盘系统的子系统进行了可靠性指标的分配。论文的主要研究内容包括: (1)介绍了可靠性研究的背景，以及国内外关于可靠性分析与可靠性分配的研究现状。同时也对盾构施工技术的国内外研究现状进行了介绍，最后对本文的主要研究内容进行了阐述。 (2)介绍了盾构机刀盘系统的组成，并根据一款在研究生期间与北方重工有限公司合作设计的盾构机，在SolidWorks中建立了盾构机刀盘面板的三维模型，具体说明了刀盘面板上刀具类型的选择原则与刀具布置的规律。 (3)介绍了滚刀破岩的原理，并根据CSM预测模型计算出了刀盘面板上每把滚刀的受力数值;利用ANSYSWorkbench软件完成盾构机刀盘面板的有限元分析。 (4)应用ANSYSWorkbench软件中的SixSigmaAnalysis模块，在考虑每把滚刀的受力都具有不确定性、分散性的基础上，通过蒙特卡洛法进行模拟抽样得到了盾构机刀盘面板最大等效应力的累计分布函数。然后基于应力-强度干涉模型完成了盾构机刀盘面板的静强度的可靠性分析。 (5)基于收集到的盾构机刀盘系统的各个子系统的故障严重度数据，提出了一种对传统故障严重度评价值的修正方法。然后针对复杂系统可靠性数据“贫信息、小样本”的特点，综合考虑故障模式的故障频率和故障严重度的影响，基于风险优先系数得到子系统故障模式的严重度，最后依据每个子系统故障模式的严重度完成了可靠性指标的分配。 |
| 作者： | 高笛铭 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 谢里阳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2018 |
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