【摘要】：摘要：盤(pán)形滾刀是硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)破巖的主要工具,其切削性能直接影響掘進(jìn)裝備的掘進(jìn)效率與工程安全性。通過(guò)查閱大量的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料,綜合分析現(xiàn)有TBM刀具切削性能試驗(yàn)臺(tái)及刀具試驗(yàn)研究現(xiàn)狀,研制了一種新型多功能盤(pán)形滾刀切削性能試驗(yàn)臺(tái),并借助試驗(yàn)臺(tái)對(duì)滾刀破巖進(jìn)行了試驗(yàn)研究。本文研究?jī)?nèi)容如下： (1)分析了滾刀靜壓、滾壓和沖擊滾壓巖石時(shí)巖石破碎特性,結(jié)合巖石破碎特性和相關(guān)力學(xué)理論,總結(jié)了滾刀靜壓和滾壓巖石力學(xué)模型。 (2)采用ANSYS/LS-DYNA對(duì)滾刀靜壓、滾壓和沖擊滾壓巖石進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬,利用隨機(jī)過(guò)程分析理論對(duì)滾刀載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行了時(shí)域和頻域分析,揭示了滾刀破巖載荷的本質(zhì)規(guī)律和隨機(jī)特性,并結(jié)合理論計(jì)算結(jié)果,獲得了滾刀切削性能試驗(yàn)臺(tái)的加載技術(shù)指標(biāo)。 (3)依據(jù)試驗(yàn)臺(tái)功能需求,提出了框架式滾刀切削性能試驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案；利用ANSYS軟件對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析,分析試驗(yàn)臺(tái)薄弱和強(qiáng)度過(guò)剩環(huán)節(jié),在此基礎(chǔ)上對(duì)試驗(yàn)臺(tái)薄弱部件進(jìn)行可靠性分析,并對(duì)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試,驗(yàn)證了靜力學(xué)分析的正確性。 (4)利用該試驗(yàn)臺(tái)對(duì)滾刀靜壓、滾壓和沖擊滾壓巖石進(jìn)行了試驗(yàn)研究,記錄巖石動(dòng)態(tài)破壞過(guò)程,分析巖石宏觀破壞現(xiàn)象,得到了巖石破碎塊度分布規(guī)律以及滾刀破巖力學(xué)特性。
[Abstract]:Absrtact: disc hob is the main tool of hard rock tunneling machine (TBM) breaking rock, and its cutting performance directly affects the tunneling efficiency and engineering safety of tunneling equipment. A new type of multi-function disc hob cutting performance test bench is developed by referring to a large number of domestic and foreign documents and synthetically analyzing the existing TBM tool cutting performance test bench and tool test research status. With the help of the test bench, the experimental study on the rock piercing with hob is carried out. The main contents of this paper are as follows: (1) the rock breakage characteristics under the static pressure, rolling and impact rolling of the hob are analyzed, which are combined with the rock fracture characteristics and the relevant mechanics theory. The static pressure and rock mechanics models of hob are summarized. (2) the static pressure, rolling and impact rolling rock of hob are simulated by ANSYS/LS-DYNA, and the load data of hob are analyzed in time domain and frequency domain using stochastic process analysis theory. The essential law and random characteristic of hob breaking rock load are revealed. Combined with the theoretical calculation results, the loading technical index of the hob cutting performance test bed is obtained. (3) according to the function requirement of the test bed, The overall design scheme of the frame hob cutting performance test bed is put forward, the finite element analysis of the whole structure of the test bed is carried out by using ANSYS software, and the weak and overstrength links of the test bed are analyzed. On the basis of this, the reliability analysis of the weak parts of the test bed is carried out, and the stress and strain test of the test bed is carried out, which verifies the correctness of the static analysis. (4) the test bed is used to press the hob under static pressure. The dynamic failure process of rock is recorded and the macroscopic failure phenomenon of rock is analyzed. The distribution law of rock fragmentation and the mechanical characteristics of rock breaking with hob are obtained.
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U455.31

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本文編號(hào)：2265471