TBM刀盘掘进仿真模型及滚刀动载荷分析

作     者：孙高峰 

作者单位：大连交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：武力;程强

授予年度：2018年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：TBM 盘形滚刀 颗粒流仿真 动态载荷 

摘      要：TBM作为高端工程机械产品,被广泛应用于我国铁路轨道交通、矿井建设、水利水电工程等基础设施建设。盘形滚刀位于TBM最前端,直接与岩体接触并破碎岩石,其破岩效率和动载荷情况决定了工程施工进度及经济效益。研究盘形滚刀动载荷的影响状况,对于提升刀盘的综合性能、刀具破岩性能及掘进作业利用率具有重要意义。本论文的主要工作内容如下:(1)采用某滚刀生产企业提供的CAD图纸,利用Creo三维建模软件建立了刀盘及滚刀三维几何模型,并将滚刀按照图纸要求装配在刀盘上,最终建立与实际TBM 一致的三维模型。(2)运用颗粒流PFC3D软件内嵌的Fish语言和命令编写程序将模型文件导入到仿真软件中,进而在PFC3D软件中建立全滚刀盘颗粒流仿真初始模型。在软件中设置初始介质模型、接触模型、边界条件等,并通过分析盘形滚刀的运动规律,建立滚刀运动方程。设置刀盘和刀具的运动参数,建立全滚刀盘破岩颗粒流仿真模型。(3)通过编写命令流监测破岩力,将得到的数据与理论计算结果相比较。证明了该数值模拟方法的可行性和准确性,为接下来调整参数以验证载荷的影响因素奠定基础。(4)在此破岩模型的基础上,通过调节TBM操作参数中的刀盘转速和推进速度,分析参数对滚刀载荷的影响,最终为刀盘滚刀布置、结构设计和TBM操作参数的设置提供参考。