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盘形滚刀切削性能试验台研制及其应用

发布时间:2018-10-12 08:30
【摘要】:摘要:盘形滚刀是硬岩隧道掘进机(TBM)破岩的主要工具,其切削性能直接影响掘进装备的掘进效率与工程安全性。通过查阅大量的国内外文献资料,综合分析现有TBM刀具切削性能试验台及刀具试验研究现状,研制了一种新型多功能盘形滚刀切削性能试验台,并借助试验台对滚刀破岩进行了试验研究。本文研究内容如下: (1)分析了滚刀静压、滚压和冲击滚压岩石时岩石破碎特性,结合岩石破碎特性和相关力学理论,总结了滚刀静压和滚压岩石力学模型。 (2)采用ANSYS/LS-DYNA对滚刀静压、滚压和冲击滚压岩石进行了动态模拟,利用随机过程分析理论对滚刀载荷数据进行了时域和频域分析,揭示了滚刀破岩载荷的本质规律和随机特性,并结合理论计算结果,获得了滚刀切削性能试验台的加载技术指标。 (3)依据试验台功能需求,提出了框架式滚刀切削性能试验台的总体设计方案;利用ANSYS软件对试验台的整体结构进行有限元分析,分析试验台薄弱和强度过剩环节,在此基础上对试验台薄弱部件进行可靠性分析,并对试验台进行应力应变测试,验证了静力学分析的正确性。 (4)利用该试验台对滚刀静压、滚压和冲击滚压岩石进行了试验研究,记录岩石动态破坏过程,分析岩石宏观破坏现象,得到了岩石破碎块度分布规律以及滚刀破岩力学特性。
[Abstract]:Absrtact: disc hob is the main tool of hard rock tunneling machine (TBM) breaking rock, and its cutting performance directly affects the tunneling efficiency and engineering safety of tunneling equipment. A new type of multi-function disc hob cutting performance test bench is developed by referring to a large number of domestic and foreign documents and synthetically analyzing the existing TBM tool cutting performance test bench and tool test research status. With the help of the test bench, the experimental study on the rock piercing with hob is carried out. The main contents of this paper are as follows: (1) the rock breakage characteristics under the static pressure, rolling and impact rolling of the hob are analyzed, which are combined with the rock fracture characteristics and the relevant mechanics theory. The static pressure and rock mechanics models of hob are summarized. (2) the static pressure, rolling and impact rolling rock of hob are simulated by ANSYS/LS-DYNA, and the load data of hob are analyzed in time domain and frequency domain using stochastic process analysis theory. The essential law and random characteristic of hob breaking rock load are revealed. Combined with the theoretical calculation results, the loading technical index of the hob cutting performance test bed is obtained. (3) according to the function requirement of the test bed, The overall design scheme of the frame hob cutting performance test bed is put forward, the finite element analysis of the whole structure of the test bed is carried out by using ANSYS software, and the weak and overstrength links of the test bed are analyzed. On the basis of this, the reliability analysis of the weak parts of the test bed is carried out, and the stress and strain test of the test bed is carried out, which verifies the correctness of the static analysis. (4) the test bed is used to press the hob under static pressure. The dynamic failure process of rock is recorded and the macroscopic failure phenomenon of rock is analyzed. The distribution law of rock fragmentation and the mechanical characteristics of rock breaking with hob are obtained.
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U455.31

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本文编号:2265471

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