TBM刀具材料力学性能测试分析

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1、分类号：TH871单位代码：10183研究生学号：2015414073密级：公开吉林大学硕士学位论文（专业学位）TBM刀具材料力学性能测试分析TestandAnalysisofMechanicalPropertiesofTBMToolMaterials作者姓名：张孟琦类别：工程硕士领域（方向）：机械工程指导教师：赵宏伟教授企业导师：庄庆伟教授级高工培养单位：机械科学与工程学院2018年6月—————————————————————TBM刀具材料力学性能测试分析—————————————————————Testan

2、dAnalysisofMechanicalPropertiesofTBMToolMaterials作者姓名：张孟琦领域（方向）：机械工程指导教师：赵宏伟教授企业导师：庄庆伟教授级高工学位类别：工程硕士答辩日期：年月日本文工作得到以下项目资助1.国家重大科学仪器设备开发专项“材料力学性能原位测试仪器与软件系统的研制开发”（2012YQ03007501），2012.10-2016.102.国家自然科学基金项目“接近服役条件下材料微观力学性能原位测试新技术的研究”（51275198），2013.1-2016.12未经本

3、论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制Ｖ修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士（或硕士）学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，。独立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论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体

4、，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文°作者签名：４＾日期：年月１日摘要TBM刀具材料力学性能测试分析随着人们环境保护意识的增强，对可持续发展认识的加深，在科技发展时代进步的同时，越来越多的人开始注重于研究如何在发展的同时更少的对周边环境造成破坏。所以人们开始对已经占有的空间进行进一步的开发与再利用，而地表环境已经十分拥挤，难以进一步开发，而空中的空间利用难度是地底空间利用难度的数倍以上，所以如何更加便捷快速的对地底空间进行开发成了现在研究的重点内容。TBM

5、硬岩掘进机是较为常用的地下工程的施工机械，具有高效、经济、优质、安全、环保等优点，然而硬岩掘进机造价不菲，其中的主要消耗部件滚刀刀圈更是占了成本的很大一部分，而且硬岩隧道掘进机的工作环境恶劣，经常遇到高硬度强度以及高石英含量的岩石，还有高温、低温、浸水、浸油、电场、磁场等各种复杂的物理环境，受到巨大的压力、冲击、震动、扭转等各种作用力。所以刀圈出现各种非正常损坏现象严重，如何提高刀具使用寿命成为了刀具材料研究的重中之重。本分从如下几个部分对刀圈材料力学性能进行了研究，分析了提高刀圈寿命的方法。（1）介绍了TBM硬

6、岩隧道掘进机的研究背景与意义，总结了硬岩掘进机与其刀圈的国内外发展现状，对材料力学性能测试的发展历程进行了研究，并重点阐述了国内外高温压痕测试装置的发展与相关高温压痕试验的研究进展。（2）在对本文中所应用到的力学测试技术压痕、冲击、洛氏硬度试验的试验原理与方法分析的基础上，重点研究了压痕测试的经典数据分析方法——Oliver-Pharr分析法及其数据分析处理过程。详细阐述了本文试验材料的来源与其在不同试验中对应的试件加工方法、准则和相关注意事项。（3）详细研究了压痕试验的具体流程并对国产刀具材料进行了从表面到心部

7、的硬度梯度与弹性模量梯度测试，随后进行了刀圈成分、冲击韧性、洛氏硬度等相关辅助试验并与国外进口刀圈Wirth刀圈进行力学性能对比，分析了国内外刀圈的性能差距。I（4）进一步开展了高温环境下刀圈的压痕测试，得出了刀圈在温度场为室温到400℃的环境下刀圈的硬度随温度升高而增大，而弹性模量随温度变化不大的结论，辅助以扫描电镜与能谱分析对高温压痕试验对压坑的形貌进行分析观察，最后补充了一组小载荷的压痕试验，分析了在小载荷下材料的力学性能变化。关键词：TBM，盘型滚刀，刀具力学性能，纳米压痕，微观力学性能IIABSTRAC

8、TTestandAnalysisofMechanicalPropertiesofTBMToolMaterialsAspeople'sawarenessofenvironmentalprotectionincreasesandtheirunderstandingofsustainabledevelopmentdeepens,whiletheeraofscientifican