全斷面巖石掘進機（TBM）是隧道挖掘領域中具有代表性的大型機械設備。刀盤是TBM的核心部件,其使用壽命直接決定了 TBM刀盤的服役時間,掘進過程中由于掘進環境的惡劣導致刀盤盤體、刀座、滾刀等部件在未達到預定壽命前出現不同程度的損傷,導致了巨大的經濟損失。經過統計分析裂紋是導致TBM刀盤損傷的主要原因,造成刀盤疲勞失效的根本原因是缺乏對TBM刀盤疲勞性能的研究,沒有針對疲勞性能提出具體的設計方案及評價方法。因此,研究TBM刀盤的疲勞失效機理、空間多點載荷下TBM刀盤抗損傷設計方案及相應的評價標準,對延長TBM刀盤使用壽命,減少經濟損失有著較大的理論價值及工程意義。為了有效解決以上問題,本文對刀盤的疲勞失效機理、抗疲勞損設計方案及疲勞性能評價展開深入研究和探討,主要研究內容如下:（1）TBM刀盤全周期裂紋擴展速率模型:針對TBM刀盤服役過程中盤體開裂嚴重的問題,本文根據刀盤失效樣件研究TBM刀盤主要失效形式,結合影響裂紋擴展的主要因素及刀盤結構的特點,建立適合于TBM刀盤全周期裂紋擴展速率模型,并開展疲勞拉伸實驗確定模型中相關參數,對比實驗結果驗證本文提出裂紋擴展速率模型正確性,為TBM刀... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：150 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２中天山隧道ＴＢＭ刀盤裂紋統計??Ｆｉｇ?１．２?Ｃｒａｃｋ?ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ?ｏｆ?ＴＢＭ?ｃｕｔｔｅｒｈｅａｄ?ｉｎ?ＺｈｏｎｇＴｉａｎｓｈａｎ?ｔｕｎｎｅｌ??

圖１．３裂紋尖端的幾何形狀??Ｆｉｇ?１．３?Ｇｅｏｍｅｔｒｙ?ｏｆ?ｃｒａｃｋ?ｔｉｐ??Ｎｅｗｍａｎ和Ｒａｊｕｉ正明，在０＜ａ／ｃ＜０＿ｌ，且ａ＂幺０‘８的范圍內，其公式誤差小于??±５％。近年來，Ｎｅｗａｎ和Ｒａ扣提出的應力強度因子計算公式得到了廣泛的應用，同時??也被當做對比的對象。??上述研究學者主要通過解析法求解裂紋尖端的應力強度因子，此辦法仍有一定的局??限性，滯留在理想模型和簡單的邊界條件上，對于實際情況復雜載荷作用下的裂紋理論模??型則難以適用。例如ＴＢＭ刀盤在施工過程中工況隨機性大，造成邊界條件和結構形式??較為復雜，此時解析法無法準確的計算裂紋的擴展情況，需要借助數值方法求解裂紋尖??端參數，來計算裂紋在復雜結構中及隨機性大的外部加載條件下裂紋尖端應力強度因子??變化情況，由子其實用性強，數值模擬計算裂紋尖端有限７Ｃ的方法現如今被廣泛的研究??應用，現如今有限元法被認為是求解實際工程下裂紋尖端應力強度因子最有效的辦法，??但是該方法存在著一定的缺點例如計算工作量大，尤其是對結構復雜載荷邊界隨機性大??情況。如果模型改變或裂紋Ｋ寸發卞變化．則需要對網格進行重新劃分以滿足對計算的??需求。針對這個問題廣大學者進行了深入的研究，其中Ｌｉｎ和Ｓｍｉｔｈｌ４４＃沒有用原有??

抗損傷設計，檢驗上述提出方法的正確性與否。??最后一章對本文研究工作進行了總結和展望，并提煉出全文的創新點。為說明全文??各章節的邏輯關系，全文的總體組織邏輯框架如圖１．５所示。??（第＿草）?????；盤疲勞裂紋擴展｜?｜?：維裂紋擴Ｍ投擬及裂｜?！??；速率計算模型（第二章）?紋失效規律（第三章），????；?１謂祕?；?＂??ＴＢＭ?盤抗損傷結構設計（第四窣＞??ＴＢＭ刀盤疲勞性能評價（第五章）??Ｉ：程應Ｈｊ（第八Ａ??ｄ??圖１．５論文總體框架??Ｆｉｇ?１．５?Ｔｈｅ?ｇｅｎｅｒａｌ?ｆｒａｍｅｗｏｒｋ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ??１．４?本章小結??本章首先介紹了論文的研究背景及其工程意義，指出ＴＢＭ刀盤疲勞損傷機理及抗??損設計研究的必要性，其次闡述了國內外相關研究工作的進展，總結相關研究成果及未??涉及的關鍵問題，最后明確全文主要研宄內容，并給出全文的總體技術路線及組織框架。??１３??

【參考文獻】：
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本文編號：2895550