基于ANSYS的掘进装备典型结构可靠性分析.pdf

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1、—《t．《t第9期机械设计与制造^计算机应用》●●●2010年9月MachineryDesign&Manufacture49文章编号：1001—3997(2010)09—0049—03基于ANSYS的掘进装备典型结构可靠性分析冰吴岳何永勇(清华大学精密仪器与机械学系摩擦学国家重点实验室，北京100084)Reliabilityanalysisoftypicalstructureofentry-drivingmachineusingANSYSWUYue，HEYong—yong(TheStateKeyLaboratoryofTribology，Departme

2、ntofPrecisionInstrumentsandMechanology，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)·．．··⋯·‘·⋯··‘·⋯·‘···‘I．I．--．J-．1‘_．_--_’_‘·‘·‘．·_．‘·⋯··⋯·‘-．J-．_‘I．‘I．JI．1·．_--_·_I．I．1··⋯-．··．-··．··⋯．··⋯．··⋯．·_t_．·-．_·_．_I．1·_．_I．．··．J_．··⋯．··-．··．-·-．．·．．JI．-·-．JI．．·．．．．．_·【摘要】全断面隧道掘进装备结构复杂、尺寸巨大、服役

3、环境恶劣复杂，因此其工作过程中的可靠；性是个不容忽视的问题，其中典型结构的可靠性计算是目前有待研究的重要课题。借助于ANSYS强大的分析计算能力，尝试基于ANSYS对掘进装备中典型结构进行可靠性分析。选取掘进装备的结构法兰盘为对象，在ANSYS环境中建立其三维分析模型，并利用随机有限元分析、蒙特卡洛循环实验对该结构进行j数值试验和可靠性分析，证明了该结构在极端载荷下的可靠性。结果表明：ANSYS的概率分析为结构可靠性分析提供了一强有力手段。；关键词：掘进装备；可靠性分析，IANSYS；随机有限元【Abstract】Entry—drivingmachinei

4、sakindofhugeandcomplicatedengineeringequipment，whichalwaysworksincomplexandformidableenvironment．Therefore，itsreliabilityisanimportantproblemneededtobeconsidered．Andthereliabilityanalysisofitstypicalstructureisameaningfultopic．Thispa一pertrytodevelopareliabilityanalysismethodforthe

5、typicalstructureoftheentry-drivingmachinebasedonANSYS．Theflangeisselected，wh。5ethree—dimen$ionalmodelisesablishedinANSYS．Then,random；finiteelemenanalysisandMonteCarl。meth。dareMsed。c。nducnumericexperimentandreliabilityanalysis．Theres础ssh。￡hatfheflange5reliableMderextreDzeloadandANS

6、YSproidesniableandstrongmethodforthereliabilityanalysisofthestructureoftheentry—drivingmachine．；Keywords：Entry—drivingmachine；Reliabilityanalysis；ANSYS；Randomfiniteelement中图分类号：TH12。TP391文献标识码：AZ=g(X。，X2，⋯，)(1)1引言机械结构可靠性研究的主要对象是结构的强度和荷载全断面隧道掘进机是一种结构复杂、尺寸巨大、服役环境恶效应s，通过研究两者之间的功能函数来确

7、定机械结构的可靠劣复杂的掘进机械，它是集掘进、弃渣装运、洞壁支护等工序于一体性。由此得到的结构功能函数可以表述为应力一强度模型：的先进施工设备。目前许多国家如美国、英国、德国、日本等普遍使Z=尺—5(2)用这种全机械化的作业装备，以替代传统的钻爆法m。它的主要优点包括：掘进速度决。其掘进速度为常规钻爆法的(3～10)倍；对环境影因此机械结构的可靠度就是极限状态函数g(x)->0的概率。响小，出土量小，周围地层沉降小，对周围构造物的影响小；无空气、利用ANSYS概率分析功能计算得到g(x)->0的概率，就是该结构的可靠度。噪声、振动污染问题。同时盾构掘进不受

8、地形、地貌、江河水域等地表环境条件的限制，并且盾构工法构筑的隧道的