基于ansys的tbm刀盘动力特性分析

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1、分类号：U455.3+1密级：UDC：624编号：15-080100-11M河北工业大学硕士学位论文基于ANSYS的TBM刀盘动力特性分析论文作者：杨扬学生类别：全日制学科门类：工科学科专业：力学指导教师：焦永树职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicsDYNAMICANALYSISOFTBMCUTTERHEADBASEDONANSYSbyYangYangSupervisor:Prof.JiaoYongshuApril2

2、015原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览

3、服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：河北工业大学硕士学位论文摘要本文基于ANSYS对TBM刀盘进行了模态分析、谐响应分析、启动时的瞬态分析和正常工作时的稳态分析，得到了一些有工程价值的认识和结果，为TBM安全、稳定和低振运行提供一些有益的建议，也为TBM刀盘的设计、改进和优化提供一套研究方法。本文的主要工作如下：1．对有肋板和无肋板两类TBM刀盘进行了模态分析，得到了两种模型的

4、前6阶固有频率和相应的模态。结果表明，添加肋板以后，刀盘的低阶固有频率有明显提高。在较低阶模态，有肋板刀盘与无肋板刀盘的模态相似；而在较高阶模态，无肋板刀盘的位移主要在刀盘面板上，而有肋板刀盘的位移已转移至肋板上。2．对有肋板和无肋板两类TBM刀盘进行了谐响应分析，得到了在周期性简谐激励作用下，刀盘上各点位移随激励频率变化的幅频响应曲线。结果表明，虽然增加肋板可以有效地减轻刀盘的振动，但在某些特定频率下，仍会引起比无肋板时更强烈的振动。有肋板刀盘的共振主要集中在某一个频率上，而无肋板刀盘的共振频率则较为分散。3．通过对TBM启动时刀盘的瞬态分析

5、，得到了刀盘上各点随时间变化的位移、速度和加速度响应，绘出了滚刀切深分别为5mm、9mm和11mm时刀盘上中心滚刀、正滚刀和边滚刀三个不同位置处的位移和速度响应曲线，分析了岩石单轴抗压强度对刀盘动态响应的影响。4．通过对TBM正常工作时刀盘的稳态分析，得到了刀盘上各点的位移、速度和加速度的响应曲线，并比较了不同切深情况下刀盘三个不同位置处位移量的变化规律。这些数据对TBM施工时选择最优切深具有一定参考价值。关键字：TBM刀盘有限元法模态分析谐响应分析瞬态分析稳态分析I河北工业大学硕士学位论文ABSTRACTUsingANSYS,theautho

6、rperformedmodalanalysis,harmonicanalysis,transientanalysiswhenstartedandsteady-stateanalysisinstableoperationoftunnelboringmachine(TBM)cutterhead.Someresultswereacquiredwhichmightbevaluablefortunnelengineering.SomebeneficialadviceswereproposedfortheoperationofTBMcutterheadsa

7、fely,stableandwithslight-vibration.Asetofmethodswereputforwardfordesign,improvementandoptimizationofTBMcutterhead.Themainworkinthispaperincludes:1．Modalanalysisofcutterheadswithandwithoutribswasperformed.Thefirstsixnaturalfrequenciesandthecorrespondingmodalsoftwotypescutterh

8、eadswereobtained.Thelowernaturalfrequenciesofthecutterheadsareobviouslyincr