TBM滾刀布置與刀盤結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)(TBM)是我國大型裝備制造業(yè)標(biāo)志性產(chǎn)品，TBM刀盤設(shè)計是決定TBM能否高效、可靠、穩(wěn)定掘進(jìn)的關(guān)鍵。目前我國還不具備自主設(shè)計刀盤的能力，為打破國外技術(shù)封鎖，開展TBM刀盤相關(guān)設(shè)計技術(shù)的研究勢在必行。本文針對復(fù)雜多變的巖石邊界條件，綜合運(yùn)用巖石力學(xué)、機(jī)械設(shè)計、結(jié)構(gòu)力學(xué)、優(yōu)化設(shè)計等理論和方法，研究多滾刀作用下平面布置優(yōu)化設(shè)計和刀盤結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，開發(fā)TBM滾刀布置與刀盤結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件，通過數(shù)值算例驗證，研究了TBM滾刀布置設(shè)

2、計與刀盤結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計理論體系。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 ⑴研究了巖石力學(xué)性質(zhì)、巖石損傷現(xiàn)象及破壞機(jī)理、巖石本構(gòu)關(guān)系的細(xì)微統(tǒng)計損傷模型，總結(jié)了基于理論的滾刀受力模型，包括伊萬斯(Evans)預(yù)測公式、秋三藤三朗預(yù)測公式、羅克斯巴勒(F.F.Roxborou曲)預(yù)測公式、科羅拉多礦業(yè)學(xué)院預(yù)測公式等，基于試驗數(shù)據(jù)擬合的受力模型包括Rostami預(yù)測公式，為滾刀布置優(yōu)化設(shè)計提供了受力模型的理論基礎(chǔ)。
　　 ⑵綜合考慮破

3、巖機(jī)理、施工參數(shù)以及兩種典型巖石地質(zhì)條件，通過查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)以及同合作單位的一線工程技術(shù)專家探討，給出一般性的TBM滾刀布置設(shè)計問題需滿足的技術(shù)要求，進(jìn)而為了滿足這些技術(shù)要求，建立全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)滾刀布置優(yōu)化模型，給出了全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)滾刀布置規(guī)則及基于遺傳算法的滾刀布置設(shè)計方法。
　　 ⑶研究了刀盤結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)問題，主要包括刀盤的布局、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及支撐的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等問題?；跐L刀布置方案及刀盤制造、裝配工藝等要求，進(jìn)行刀

4、盤結(jié)構(gòu)設(shè)計，獲得刀盤結(jié)構(gòu)設(shè)計初步方案及相關(guān)技術(shù)性能參數(shù)。
　　 ⑷基于巖石破碎理論和工程數(shù)據(jù)，在給定的典型巖石邊界條件下，開發(fā)TBM滾刀布置與刀盤結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件，實(shí)現(xiàn)滾刀布置和刀盤結(jié)構(gòu)初步方案設(shè)計，輸出相應(yīng)的滾刀布置方案、刀盤結(jié)構(gòu)初步方案及相關(guān)技術(shù)性能參數(shù)。
　　 ⑸滾刀布置設(shè)計與刀盤結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計經(jīng)過優(yōu)化計算最終得到一個設(shè)計初步方案，不僅可以給出待求解的新問題的建議解決方案，也可以通過數(shù)值算例對比驗證已有的項目工程和優(yōu)