收藏本站
《大连理工大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于可靠性的TBM刀盘轻量化设计

李林  
【摘要】: 全断面岩石掘进机(TBM)施工环境十分恶劣,刀盘是TBM的核心部件之一,直接影响掘进机的效率、稳定、寿命等,施工过程中必须保证刀盘的可靠性。结构可靠性是一种不同于传统安全系数理论的不确定性力学模型,是从概率角度度量结构的可靠性大小。本文将力学、数理统计以及工程试验数据结合起来,首先对TBM刀盘结构可靠性设计方法进行了研究,在确定了刀盘拓扑结构之后,引入强度和刚度可靠度约束,实现了刀盘的轻量化设计。主要研究内容包括以下几个方面: 刀盘可靠度的求解:对于刀盘结构的强度和刚度可靠度,外部随机载荷对强度和刚度的影响需通过有限元方法获得,其功能函数为隐式函数。对于隐式功能函数的可靠度求解,蒙特卡洛方法是基本方法,但是需要大量的有限元计算,而基于梯度的可靠度求解方法则无法使用,因而有必要通过机器学习获取功能函数的替代函数来取代有限元计算过程。本文采用支持向量机(SVR)方法构造替代模型。对于小样本,SVR有很高的拟合精度,然后结合蒙特卡洛模拟求解可靠度。 刀盘结构设计:TBM刀盘的结构设计涉及多学科,十分复杂。本文在课题组TBM刀盘研究方法成果基础上,对刀盘掘进过程中滚刀受到的载荷进行了研究,同时,归纳总结了TBM刀盘的通用结构特征,编写了基于ANSYS的通用刀盘参数化建模计算APDL程序。 有限元概率设计:在确定了刀盘拓扑结构之后,对其筋板厚度进行优化。为提高优化效率,须选择对应力和变形最为敏感的参数作为优化变量。本文基于ANSYS的概率设计系统确定优化变量。然后使用优化变量和滚刀载荷一起作为输入变量,以应力和变形结果作为输出,计算支持向量机所需的样本数据。 基于可靠度的刀盘轻量化设计:在确定了强度和刚度可靠度作为约束,以刀盘重量为目标,选择粒子群优化算法进行优化。优化完成后,选择一组最优的参数组合,使用ANSYS验证该组最优参数在给定分布的随机载荷下是否可以保证可靠度约束。 本文建立了一套完整的刀盘设计-建模计算-可靠度求解-优化方法,通过对引洮工程T9刀盘进行数值试验和验证,该方法具有很高的模拟精度,当刀盘强度和刚度可靠度均大于0.99时,刀盘减轻了2.43%,约为2.02t,这表明本文的方法可以推广到其它隧道的TBM刀盘设计中。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘溪桥,谢谦;纵切圆盘剪切机电机选择[J];一重技术;1995年04期
2 邹永禄;摇臂钻床加工弧齿锥齿轮[J];机械工艺师;1998年04期
3 王景坤;简述几种浆料磨浆机刀盘和磨浆条件的选择[J];湖北造纸;2001年02期
4 李维秋;螺旋刃碎边机刀盘及刀片的加工[J];有色设备;2002年04期
5 付培荣,陈吉勇,奉玉成,王川;双头回转式圆盘剪结构分析与设计[J];重型机械科技;2002年04期
6 周哲波;克林根贝格螺旋锥齿轮刀盘干涉的研究[J];煤矿机械;2003年11期
7 郑思义;;新型刀盘[J];中国制造业信息化;1992年02期
8 黄桂琴,瞿越,莫秀玲,朱凤武;人参切片机设计研究[J];吉林农业大学学报;1996年03期
9 张晓文,顾正平,沈瑞珍;盘式木材削片机均衡切削的研究[J];北京林业大学学报;1999年05期
10 ;橡胶和塑料粗碎机刀盘[J];橡塑技术与装备;2009年06期
11 杨静萍;袁云华;刘英华;;竹大片刨片机刀盘结构的研究设计[J];林业机械与木工设备;2010年04期
12 ;双刀盘切向高速铣齿法[J];机械传动;1977年01期
13 杨宏彦;在XH-714A立式加工中心上使用铣刀盘[J];工具技术;1996年03期
14 梁国奇,严毅,于淑范;Φ2600罗尔曼式原木削片机刀盘的易损原因及改进措施[J];中国造纸;1997年01期
15 吕柳新;;圆盘飞剪机结构的改进与设计[J];柳钢科技;2001年01期
16 费宇,严泉;PVA第一粉碎机技术改造[J];机械;2005年09期
17 李凤英;钢管飞铣切管机简介[J];焊管;2005年06期
18 朱齐平;潘存治;;全断面掘进机刀盘驱动转矩的确定[J];煤矿机电;2006年04期
19 高成梁;;盾构机刀盘磨损修复技术的应用实践[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2008年05期
20 王宇;任长清;;数控盘式削片机的整体设计[J];木工机床;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李苍松;谷婷;廖烟开;丁建芳;;TBM突破断层、岩溶及地下水等不良地质地段的施工预案探讨[A];2011年全国工程地质学术年会论文集[C];2011年
2 丘琳滨;萧富元;俞旗文;邹汉贵;刘俊杰;;泥水加压式TBM于山岳岩盘隧道施工案例探讨[A];第九届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集[C];2010年
3 黄明利;伍志勇;徐飞;;城市环境下TBM施工对周边环境影响的监测与分析[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
4 徐向前;;敞开式TBM城市地铁快速掘进及配套技术研究[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
5 张照太;杨建山;陈竹;;深埋隧洞TBM施工岩爆特征及现场应对措施[A];中国水利学会地基与基础工程专业委员会第十一次全国学术技术研讨会论文集[C];2011年
6 杨晓迎;;TBM在深埋超长隧洞断层破碎带卡机脱困施工技术[A];中国水利学会地基与基础工程专业委员会第十一次全国学术技术研讨会论文集[C];2011年
7 谷婷;李苍松;;声波反射法地质预报技术在双护盾TBM施工中的应用[A];2010年全国工程地质学术年会暨“工程地质与海西建设”学术大会论文集[C];2010年
8 谷婷;卢松;李苍松;;引红济石调水工程双护盾TBM施工段卡机脱困地质分析[A];2011年全国工程地质学术年会论文集[C];2011年
9 唐烈先;唐春安;黄满斌;徐奴文;;TBM掘进隧洞岩爆实时监测系统的构建[A];和谐地球上的水工岩石力学——第三届全国水工岩石力学学术会议论文集[C];2010年
10 李政;于维刚;卢松;彭李辉;;声波反射法在复杂引水隧洞TBM施工中的应用[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 伍振 杨三柱;中铁十八局集团隧道公司攻克TBM施工难题[N];中国建材报;2008年
2 伍振 杨三柱;中铁十八局隧道公司攻克TBM施工世界难题[N];中国企业报;2008年
3 通讯员蔡庆荣、刘学静 郭成龙;国内首台最小直径TBM隧道掘进机显威力[N];中国铁道建筑报;2010年
4 杨昌教 王学武;戈壁滩上树丰碑[N];人民铁道;2011年
5 通讯员 伍振 黄欣;十八局集团具有自主知识产权的TBM技术专刊专著出版[N];中国铁道建筑报;2010年
6 通讯员 蔡庆荣 刘学静;科技与精神的穿越[N];中国铁道建筑报;2010年
7 本报记者 姜书范 通讯员 伍振 杨三柱;新世纪的“穿山甲”[N];中国铁道建筑报;2008年
8 伍振 齐梦学;自主创新TBM技术获得国家专利[N];经理日报;2009年
9 通讯员 胥廷化 张金芳 记者 汪栋;引洮工程总干渠7号隧洞TBM开始掘进[N];中国水利报;2011年
10 记者 林琳 通讯员 冯建喜;我省首次引进TBM掘进机开挖 输水隧洞取得重大进展[N];陕西日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 付万发;TBM氚系统的氚安全分析研究[D];中国工程物理研究院;2012年
2 赵振昊;TBM拦截弹导引策略与滤波方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 黄清飞;砂卵石地层盾构刀盘刀具与土相互作用及其选型设计研究[D];北京交通大学;2010年
4 沈建奇;盾构掘进过程数值模拟方法研究及应用[D];上海交通大学;2009年
5 管会生;土压平衡盾构机关键参数与力学行为的计算模型研究[D];西南交通大学;2008年
6 徐前卫;盾构施工参数的地层适应性模型试验及其理论研究[D];同济大学;2006年
7 吴明亮;油菜免耕直播机关键部件工作机理与试验研究[D];湖南农业大学;2008年
8 施虎;盾构掘进系统电液控制技术及其模拟试验研究[D];浙江大学;2012年
9 邹旻;面向制造的摆线齿锥齿轮啮合理论研究[D];南京理工大学;2008年
10 文立阁;灭茬刀辊仿生减阻研究[D];吉林大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李林;基于可靠性的TBM刀盘轻量化设计[D];大连理工大学;2010年
2 周纪磊;全断面岩石掘进机刀盘结构设计与分析研究[D];华北电力大学(北京);2011年
3 张青林;重庆地铁隧道TBM始发段的施工技术研究[D];北京交通大学;2011年
4 徐飞;城轨隧道TBM施工对周边环境的影响研究[D];北京交通大学;2012年
5 陈浩;TBM掘进效率与围岩相关性研究[D];西南交通大学;2010年
6 周小松;TBM法与钻爆法技术经济对比分析[D];西安理工大学;2010年
7 姚晓明;TBM在超长隧洞施工方法研究[D];西南交通大学;2011年
8 赵鹏涛;长距离输水隧洞TBM施工过程数值分析[D];西北农林科技大学;2010年
9 王宪云;地质适应性刀盘方案设计方法与流程研究[D];天津大学;2012年
10 刘现春;锦屏二级水电站TBM施工引水隧洞围岩分类及支护措施研究[D];成都理工大学;2012年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978