TBM刀盘裂纹萌生寿命及再制造性评价研究

《TBM刀盘裂纹萌生寿命及再制造性评价研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、天津大学硕士学位论文TBM刀盘裂纹萌生寿命及再制造性评价研究ResearchonCrackInitiationLifeandRemanufactureEvaluationofTBMCutter-head学科专业：机械工程研究生：贾玄彬指导教师：刘建琴副教授企业导师：张辉高工天津大学机械工程学院2017年12月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确

2、的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（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：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要随着环境、资源问题的日益突出，废旧产品的再制造逐步受到国家、社会的高度重视。对于机电产品，尤其是硬岩掘进机（TBM）这种国之重器，再制造不仅可以节约资源，减少对环境的破坏，同时也具

3、有巨大的经济效益，符合国家所倡导的绿色发展模式。因此，开展再制造研究已经显得非常重要。刀盘是掘进机的重要组成部分，再制造的价值更为显著。由于刀盘系统位于TBM的最前端，直接与岩土相互作用，因此刀盘的设计制造与地质条件息息相关。本论文在分析国内外学者相关研究的基础上，建立了刀盘滚刀孔区域危险点裂纹萌生寿命的计算模型，基于此模型，提出了评价TBM刀盘再制造性的地质软硬性指标模型和失效区域性指标模型；开展了单一地质和复合地质条件下刀盘剩余寿命研究；研究了滚刀损坏与刀盘裂纹萌生寿命的耦合关系；建立了刀盘再制造性评估模型。本论文研究的主要内容如下：（1）针对缺少TBM刀盘再制造性评估模型这一问题，综合

4、运用统计学、动力学和有限元的方法，建立了刀盘滚刀孔区域危险点裂纹萌生寿命的计算模型。基于此模型，研究了地质软硬性因素对危险点裂纹萌生寿命的影响和失效区域性因素对危险点剩余裂纹萌生寿命的影响。建立了评价TBM刀盘再制造性的地质软硬性指标模型和失效区域性指标模型。（2）研究了TBM刀盘滚刀的损坏对刀盘危险点裂纹萌生寿命的影响。研究发现，滚刀的损坏对其周边其它滚刀孔区域危险点的裂纹萌生寿命的影响较大，其裂纹萌生寿命可缩短原寿命的21.1%。（3）针对TBM刀盘掘进时处于复合地质条件下的情况，建立了掘进方向上地质分层模型，并对掘进截面上的截面圆分层模型进行了分析。研究了TBM掘进方向上地质复合以及掘

5、进截面上地质复合两种情况下，复合地质对滚刀孔区域危险点裂纹萌生寿命的影响。研究发现：在石灰岩地质向花岗岩地质转变的过程中，危险点应力的增加是裂纹萌生寿命降低的主要原因，同时危险点的裂纹萌生寿命受到刀盘掘进截面地质组合情况的影响较大。（4）建立了刀盘再制造性评价模型，模型涵盖刀盘再制造的通用性评价和特殊性评价两个方面。两个方面包括的再制造性评价指标由技术、经济、环境、失效区域和地质匹配五种因素构成。基于层次分析法建立了含有地质软硬性指数、岩石耐磨性指数、结构面与隧道轴线的夹角和岩体渗水量四种因素的地质匹配性评价模型。关键词：TBM，刀盘，再制造，裂纹萌生寿命，地质匹配性，复合地质，失效区域指标

6、，地质软硬指标IABSTRACTWiththeenvironmentalandresourceproblemsincreasinglyprominent,remanufacturingofusedproductsisgraduallyreceivingtheattentionofthestateandsociety.Formechanicalandelectricalproducts,especiallythehardrocktunnelingboringmachine(TBM)whichisknownasimportantequipment,remanufacturingnotonlysa

7、vesresourcesandreducesdamagetotheenvironment,butalsohashugeeconomicbenefits,whichisinlinewiththegreendevelopmentmodeadvocatedbythestate.Therefore,tocarryoutresearchrelatedtoremanufacturinghasbecomeveryurgen