盾构机刀具智能选型与布置研究

发布时间：2017-09-22 05:22

  本文关键词：盾构机刀具智能选型与布置研究

  更多相关文章： 复合式土压平衡盾构 刀具选型 刀具布置 刀盘评价

【摘要】：随着经济的快速发展,工程建设的需求不断增加,盾构施工技术在隧道以及地下轨道交通等工程中扮演了重要角色。由于刀盘具有开挖、支撑等作用,在整个盾构设备系统中起着关键作用,因此,合理的刀盘设计是高效掘进的前提,并且决定着工程的成败。本文在查阅大量文献与工程资料的基础上对刀具选型、刀具布置以及刀盘评价进行了相关研究,论文主要研究工作如下:针对盾构刀具的地质适用性配置,提出了基于PSO-BP神经网络混合算法的智能配置方法,建立了地质条件与盾构刀具类型之间的关系模型,并依据以往施工的成功案例作为样本对模型进行训练,训练好的模型可以很好的实现盾构刀具的智能推荐。测试表明,基于PSO-BP神经网络的智能配置方法,很好地实现了刀具的合理配置,并且PSO-BP神经网络算法比原BP神经网络算法在计算精度和训练时间方面都有显著改善。针对复合型土压平衡盾构刀盘的特点,研究了切刀及滚刀的布置规律,并对滚刀和切刀进行了布置优化。在满足刀盘几何要求和力学平衡约束基础上,建立了满足多种约束条件的滚刀布置优化模型,并采用粒子群多目标优化算法对模型进行求解。从刀盘整体受力出发,并基于阿基米德螺旋线方法进行切刀布置。最后通过ANSYS Workbench有限元软件对布置结果进行仿真分析,验证了该方法布置刀具的合理性和有效性,表明优化后的方案更符合工程实际需要。考虑刀盘性能影响因素的多层次性以及相关性,以刀盘结构性能、刀具布置性能、力学性能等为影响因素,建立了刀盘性能评价指标体系。采用模糊综合评价法和模糊TOPSIS法相结合的方法建立了刀盘性能评价模型,确定了刀盘评价指标的处理方法。选取东莞地铁复合式土压平衡盾构机优化前、后刀盘方案进行评价,选出综合性能较优的刀盘,最后利用C#编程语言开发了刀盘性能评价系统。
【关键词】：复合式土压平衡盾构 刀具选型 刀具布置 刀盘评价
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.39
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景9-11
• 1.2 研究目的及意义11-12
• 1.3 国内外研究现状12-15
• 1.3.1 盾构刀具选型12-13
• 1.3.2 盾构刀具布置分析13-14
• 1.3.3 刀盘设计相关软件研究进展14-15
• 1.4 主要研究内容15-17
• 第二章 PSO-BP神经网络的盾构刀具配置17-32
• 2.1 刀具配置发展概述17
• 2.2 常见刀具类型及配置原则17-20
• 2.3 基于PSO优化的BP神经网络算法20-27
• 2.3.1 BP神经网络算法20-21
• 2.3.2 BP网络的学习过程21-23
• 2.3.3 粒子群优化算法23-25
• 2.3.3.1 算法原理23
• 2.3.3.2 粒子群优化算法流程23-24
• 2.3.3.3 粒子群算法参数设置24-25
• 2.3.4 基于粒子群的神经网络学习算法25-27
• 2.4 盾构刀具智能选型模型的构建27-30
• 2.4.1 学习样本的预处理27-28
• 2.4.2 神经网络参数确定28-29
• 2.4.3 PSO参数确定29-30
• 2.5 测试分析30-31
• 2.5.1 收敛速度比较30-31
• 2.5.2 预测精度比较31
• 2.6 本章小结31-32
• 第三章 多目标优化的盾构刀具布置研究32-53
• 3.1 刀具布置发展概述32-33
• 3.2 解决刀盘刀具布置问题的关键和思路33
• 3.3 滚刀布置规律研究33-42
• 3.3.1 滚刀布置基本方式34
• 3.3.2 滚刀受力分析34-37
• 3.3.3 设计变量的确定37
• 3.3.4 目标函数的确定37-38
• 3.3.5 优化模型的约束条件38-40
• 3.3.6 优化模型求解策略40-42
• 3.4 切刀布置规律研究42-47
• 3.4.1 切刀布置基本要求42
• 3.4.2 阿基米德螺旋线布置42-43
• 3.4.3 受力平衡分析43-46
• 3.4.4 同心圆对称布置方式46
• 3.4.5 切刀螺旋线布置模型46-47
• 3.5 刀盘力学性能校核与仿真分析47-52
• 3.5.1 刀盘力学性能校核47-48
• 3.5.2 建立刀盘有限元实体模型48-50
• 3.5.3 刀盘受力仿真分析50-52
• 3.6 本章小结52-53
• 第四章 复合式土压平衡盾构机刀盘性能评价53-70
• 4.1 刀盘性能评价方法研究概述53-54
• 4.2 刀盘性能评价指标体系的建立54-55
• 4.2.1 评价指标的选取原则54
• 4.2.2 刀盘评价体系的建立54-55
• 4.3 刀盘模糊综合评价与决策55-60
• 4.3.1 刀盘模糊综合评价56-57
• 4.3.2 刀盘模糊TOPSIS决策57-59
• 4.3.3 刀盘指标初始化及标准化方法59-60
• 4.3.4 刀盘指标权重的确定60
• 4.4 工程应用实例60-65
• 4.4.1 刀盘评价指标体系的计算61-62
• 4.4.2 模糊综合评价与决策62-64
• 4.4.3 指标权重敏感性分析64-65
• 4.5 刀盘性能评价系统设计与功能介绍65-69
• 4.5.1 数据库表设计66-67
• 4.5.2 系统界面及功能67-69
• 4.6 本章小结69-70
• 第五章 总结与展望70-72
• 5.1 论文总结70-71
• 5.2 后续工作展望71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文77

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张书桥;汽车刀具使用与管理经验浅谈[J];工具技术;2002年04期

2 冯丽娜;如何有效利用刀具管理系统[J];数控机床市场;2004年08期

3 ;综合高效的刀具解决方案[J];现代制造;2007年32期

4 成军杰;;降低进口刀具成本的途径和措施[J];汽车工艺与材料;2007年09期

5 ;刀具管理系统降低库存和费用[J];现代制造;2008年27期

6 Wolfgang Fili;;库存式刀具管理服务[J];现代制造;2008年28期

7 张合忠;;2012年中国刀具协会刀具管理论坛在哈申工具上海会所成功举办[J];金属加工(冷加工);2012年18期

8 兰天旭;;汽车发动机企业刀具管理模式的分析[J];制造技术与机床;2013年03期

9 贾镜如;刀具调整仪[J];组合机床与自动化加工技术;1990年01期

10 言健寰;现代刀具管理概念、内容、方法[J];工具技术;1991年09期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 孙树栋;严新民;姜万生;韩旭亮;叶宁;;CIMS环境下刀具管理系统研制与开发[A];1994中国控制与决策学术年会论文集[C];1994年

中国重要报纸全文数据库 前9条

1 本报记者 柏炜;刀具管理 何以成为制造业新宠？[N];机电商报;2006年

2 本报记者 严曼青;实现迅速而稳健、有潜质而内敛的增长[N];机电商报;2007年

3 本报记者 杨红英;卖刀具更是卖服务[N];中国工业报;2012年

4 樊本军;正确为数控机床选用刀具及编程[N];机电商报;2005年

5 吴文凯;神龙公司襄樊工厂1～4月生产消耗节支500万元[N];中国汽车报;2005年

6 ;高技能创造新财富[N];本溪日报;2008年

7 樊本军;刀具国产化改进 CMT创出效益200万[N];机电商报;2005年

8 本报记者 臧亚伟;玛帕:德国技术总裁开启巡回演讲之行[N];机电商报;2009年

9 本报记者 卜基桥;做群众科技交流活动的生力军[N];中国机电日报;2001年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 赵丹;柔性制造系统刀具流动态调度研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

2 舒海生;柔性制造系统工件流和刀具流动态调度的研究[D];哈尔滨工程大学;2005年

3 王佳婧;复杂环境下刀具DPM码识别技术研究[D];西北工业大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 钟南星;基于自动化立体库的刀具配置及管理研究[D];国防科学技术大学;2005年

2 李凯磊;TBM刀具消耗分析研究[D];石家庄铁道大学;2015年

3 李隆昌;数字化车间刀具管理系统研究与开发[D];重庆大学;2015年

4 李欣言;基于几何特征的刀具图像检索研究与应用[D];中北大学;2016年

5 张骋;面向准时生产的数控车间刀具自动配送关键技术研究[D];南京航空航天大学;2015年

6 海源;基于射频识别技术的车间级刀具管理系统[D];山东大学;2016年

7 韩利涛;盾构机刀具智能选型与布置研究[D];石家庄铁道大学;2016年

8 王宇;TBM设备管理优化[D];石家庄铁道大学;2016年

9 赵海洋;车齿加工过程分析及运动学仿真[D];西安工业大学;2016年

10 郜峰;以刀具信息集成为主体的集成制造系统的开发与实现[D];西安电子科技大学;2009年

，

本文编号：899015