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盾构刀盘掘进载荷的三维有限元仿真分析
| 论文题名： | 盾构刀盘掘进载荷的三维有限元仿真分析 |
| 关键词： | 盾构刀盘;结构特性;掘进效率;界面载荷;分布规律;三维有限元仿真 |
| 摘要： | 随着我国经济的快速发展，城市化进程的加快和大规模基础设施建设的展开导致了人们地面生存空间愈加紧张，为缓解这一矛盾，人们把越来越多的目光聚焦地下空间的开发与利用，大量的地下隧道工程正逐步展开。盾构法作为一种在地表以下暗挖隧道的施工方法，以其开挖快、安全、经济、适用于复杂地质条件、有利于环境保护和降低劳动强度等优点逐渐成为地下铁路、运输管道等多种隧道工程建设的有效工具。 刀盘作为盾构机掘进的直接工具，在掘进过程中面对多种地层，施工环境恶劣、受力复杂，其性能严重影响了盾构的掘进效率。由于盾构机械的结构特性及其地下工作的隐蔽性，很难直接观测到刀盘掘进过程中的界面载荷信息，因此研究刀盘界面载荷分布规律，分析刀盘刀具与土体的适应性，对优化刀盘拓扑结构、改进刀具的合理布局和选取适合的施工参数具有一定的指导意义。 本文基于有限元的数值方法，建立了模拟盾构刀盘掘进的三维仿真分析模型，并且充分考虑到土体的材料非线性特性，采用扩展的Drucker-Prager非线性弹塑性模型作为土体的有限元模型，对盾构刀盘掘进过程进行了动态仿真。应用包含单元删除功能的损伤失效准则模拟切屑的形成及分离，分析了刀盘、刀具切削土体过程，得到了盾构刀盘在掘进过程中的载荷分布信息。本文的仿真方法和计算结果可以为刀盘刀具设计提供一定的参考。 |
| 作者： | 苏翠侠 |
| 专业： | 固体力学 |
| 导师： | 王燕群 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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