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TBM边缘滚刀组合优化布置研究
| 论文题名： | TBM边缘滚刀组合优化布置研究 |
| 关键词： | 硬岩隧道掘进机;边缘滚刀;优化布置;离散元理论;数值模型 |
| 摘要： | 硬岩隧道掘进机(TBM)是在水利水电、铁路隧道等工程项目中得到广泛应用的大型工程装备。盘形滚刀作为TBM刀盘的核心部件，其使用寿命及破岩效率已成为影响施工成本和施工效率的关键因素。相较于正滚刀，边缘滚刀线速度大，破岩工况复杂，使用寿命低。本文深入分析了边缘滚刀与岩体相互作用机理，研究了边缘滚刀破岩特性关键影响因素，并提出了边缘滚刀布置优化方法，论文主要研究内容如下: (1)基于离散元理论建立了边缘滚刀顺次破岩数值模型，并对破岩过程中的裂纹演化过程、刀具载荷及岩石内部应力分布情况进行了分析;建立了多评价指标敏感度熵权综合评价体系，对影响边缘滚刀切削过程的各参数进行了多因素敏感度分析，并得出了不同地质条件下各因素影响程度的主次顺序。 (2)以国内某隧道所用刀盘为例，建立了不同倾角范围下最外侧边缘滚刀切削数值模型，确定边缘滚刀最大安装倾角范围;建立了双刀顺次破岩模型，通过计算双刀之间的最优倾角差确定了边缘滚刀数量、安装倾角和安装极径;建立了边缘滚刀多目标优化布置模型，对边缘滚刀的安装极角进行优化。 (3)利用100T回转式切削试验台开展边缘滚刀顺次破岩实验研究，监测边缘滚刀切削过程中的刀具载荷和最后岩石的破碎情况，并对实验结果进行相关分析，最终与仿真结果进行比对，验证了仿真方法的可靠性。 |
| 作者： | 沈斌 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 夏毅敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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