地下管道挖掘机内刀盘掘进参数研究.pdf

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1、·机械研究与应用·2015年第1期(第28卷，总第135期)研究与分析地下管道挖掘机内刀盘掘进参数研究陈延伟，刘洪萤，梁白冰，黄思聪(长春工业大学机电工程学院，吉林长春130012)摘要：研究刀盘与界面耦合作用下的动态栽荷是刀盘设计的基础，应用ABAQUS／Explicit有限元分析模块对地下管道挖掘机内刀盘的切削过程进行了仿真分析，采用扩展的线性Drucker—Prager本构模型作为土体模型，使用物理分离准则与单元剪切失效模拟土壤的分离。对内刀盘参数设计的合理性及其对结果的影响进行了分析，同时模拟了不同地质条件下内

2、刀盘的载荷随时间的变化情况，仿真结果能够真实的反应内刀盘受力情况且为后续刀盘结构设计与优化打下了坚实基础。关键词：地下管道挖掘机；内刀盘；掘进参数；有限元分析中图分类号：TH113．2；TH122文献标志码：A文章编号：1007—4414(2015)01—0027—04ResearchonTunnelingParametersofInnerCutterintheUndergroundPipelineExcavatorCHENYan—wei，UUHong-ying，LIANGBai-bing，HUANGSi-cong(S

3、choolofMechanicalandElectricalEngineering，ChangchunUnivemityofTechnology，ChangchunJilin130012，China)Abstract：Thefundamentalproblemforthedesignofcutteristhedynamicloadduringtunnelingprocess．Inthispaper，theABAQUS／Explicitdynamicfiniteelementanalysismodulewasusedto

4、analyzethecuttingprocessofundergroundpipelineex-cavator，theextendedlinearDrucker-Pragerplasticmodelwasusedasafiniteelementmodelofsoil，andshearfailureofthesoilwassimulatedwiththephysicalseparationcriterionandseparationoftheunit．Therationali~ofdesignedparametersof

5、theinnercutterandinfluenceontheresultswereanalyzed，andthechangesovertimeoftheinnercutterloadunderdifferentgeologicalconditionswerealsosimulated．Andthesimulationresultscanfeedbacktherealreactionoftheinnercutterandpro-videasolidtheoreticalbasisforthefollow-updesig

6、nandoptimization．Keywords：undergroundpipelineexcavator；innercutter；tunnelingparameters；finiteelementanalysisO引言削载荷随时间的变化曲线，仿真结果能够真实的反应地下管道挖掘机是一种新型的小口径可自行走刀盘的实际受力情况，并且有助于提前了解给定参数的挖掘并铺设地下管线的施工机械，可用来穿越公对结果的影响及其合理性，对内刀盘的优化设计以及路、铁路、建筑物、河流，以及在闹市区、文物保护区、掘进参数的选择具有重要意义。农

7、作物和植被保护区等不易开挖地表的情况下来铺1切屑分离准则设地下供水、排水、煤气、电力、通讯、天然气、石油等在ABAQUS有限元分析中，模拟切屑成形过程管线。的方法主要有两类：①基于应力、应变能密度或等效内刀盘作为地下管道挖掘机的关键执行部件，设塑性应变等物理量的物理分离准则；②基于距离等几计得好坏直接影响掘进机的切削效果、出土状况、掘何尺寸的几何分离准则，由于采用物理分离准则更接进速度及刀具的使用寿命、费用等。切削刀盘的载荷近于切削实际情况，因此采用包含单元删除功能的单主要由刀盘与土体相互作用产生，刀盘挖掘土体的过元损

8、伤失效模型来模拟切削分离过程]。程本质上可视为动态的切削问题，属于复杂非线性动单元损伤失效是基于断裂力学来描述损伤对材力学问题。以前，对隧道掘进过程中的刀盘切削问题料破坏的影响而提出的，假设当特定本构关系中的单的模拟研究多着眼于将刀盘切削的动态过程假设成元材料在达到强度极限以后，材料刚度按照一定的规静力学来分析-2。J。而笔者则突