考虑结合面特性的TBM刀盘动力学分析 (1)

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1、分类号：TH113学号：201500356002硕士学位论文考虑结合面特性的TBM刀盘动力学分析TheKineticAnalysisofTBMCutterheadConsideringwiththeBoltedJointSurfaceCharacteristics研究生姓名：易鑫指导教师：王燕涛教授吴志军教授学科门类：工学专业名称：机械设计制造及其自动化论文提交日期：2018年6月5日烟台大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得

2、的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解烟台大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在非保密的论文范围内，学校可以公布论文的部分或全部内容。（保

3、密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日摘要摘要刀盘作为TBM最前沿的部件是整个TBM中最重要的部件之一。由于TBM设备较庞大，直径多为几米至十几米，为了满足功能、加工以及运输上的便利，一般都不是一个连续的整体，而是采用分体设计制造、现场组装的方法进行设计制造。现有设计是将分体的刀盘看成整体刀盘对待，没有考虑先栓后焊结合面的影响，存在很大的经验性，缺乏完整的设计理论。为准确分析分体刀盘结合面动态性能，本文通过对栓焊结合面的试验研究，利用有限元建模及实验验证，得出栓焊结合面

4、的建模方法，并将其应用于TBM刀盘动态特性分析研究。本文的主要研究内容如下：（1）综述了国内外TBM以及栓焊结合面的发展历程及研究现状，阐述了本论文课题的来源和意义。最后提出了本论文的研究方法以及论文的研究内容。（2）计算了正常工况下TBM刀盘所受总推力和刀盘驱动力矩，为刀盘的有限元分析提供了载荷信息。建立TBM刀盘有限元模型，介绍刀盘分体形式及常用栓焊结合面建模方式，为TBM建模进行理论准备。（3）利用SolidWorks以及ANSYSWorkbench分析平台，建立L型钢板栓焊结合面的有限元分析模型，分析

5、考虑栓焊结合面的L型栓焊连接钢板的动态特性，并通过模态试验分析，验证建模方式的准确性。（4）分析了螺栓数量和螺栓分布对栓焊结合面振动特性的影响，针对常见的螺栓失效问题，从试验角度分析了螺栓失效对结合面震动特性的影响，提出检查方法。（5）为验证建模方式对刀盘动态特性分析的有效性，建立缩尺刀盘模型，关于有限元分析中刀盘载荷的加载形式进行了说明。对TBM刀盘进行静动态特性分析，并通过试验验证了模型的准确性。关键词：TBM刀盘；动态特性分析；栓焊结合面；模态分析IAbstrctAbstractTBMcutterhea

6、disattheforefrontoftheTBMandisdirectlyconnectedwiththesurroundingrock,soitisthecorecomponentoftheTBM.Inordertomeettheconvenienceoffunction,processingandtransportation,itwillnotbedesignedasacontinuouswhole,butaseparatedesign,manufactureandon-siteassemblymeth

7、od.Thecurrentdesignusuallytreatsthesplitcutterheadasawholecutterhead.Itdoesn'tconsidertheinfluenceofboltandweldingjoint.Ithasgreatexperienceandlacksacompletedesigntheory.Inordertoaccuratelyanalyzethedynamicperformanceofsplitcutterheadjointsurface,throughthe

8、experimentalresearchofboltandweldingjointsurface,usingfiniteelementmodelingandexperimentalverification,wegetthemodelingmethodofboltandweldjointsurfaceandapplyittothedynamiccharacteristicanalysisofTBMcu