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TBM掘进机构动力学分析与研究

付建飞  
【摘要】:本论文研究的TBM掘进机构是一种新型的2x6-SPS并联机构。TBM掘进机构在施工过程中负载较大且负载波动大,机构容易产生振动。因此本文将对机构的动力学、静力学、模态和谐响应进行分析,为机构的设计提供参考。 在分析动平台和定平台两者之间矢量关系的基础上,建立了2x6-SPS掘进机构的位置反解方程。然后在ADMAS软件上对TBM掘进机构的多刚体虚拟样机模型进行了动力学分析。在ADAMS动力学仿真过程中,针对同样的模型设置不同的仿真参数,对于不同的积分器以及积分格式作了对比研究,最后确定Wstiff求解器和SI2积分格式适合此机构动力学求解。 刚柔耦合是多体系统最常见的力学模型,探讨其建模规律是多体系统动力学研究的重要内容。将ANSYS中生成的油缸和定平台结构模态中性文件,导入ADAMS软件中作为柔性体,建立TBM掘进机构刚柔藕合模型,从而实现TBM掘进机构掘进过程的动态仿真。在不同加载方式下,对机构的正动力学的的仿真结果进行对比。仿真中得到TBM掘进机构的动力学仿真数据,为深入了解TBM掘进机构动态特性提供了有效的分析手段,为其结构设计提供了依据。 在大型有限元分析软件ANSYS中新建立一个简化的TBM掘进机构模型,采用MPC接触算法对机构装配体进行静力学分析,得到机构各个工况下的位移和等效应力,并对机构进行优化;采用分块Lanczos法对机构进行模态分析,得出机构的前六阶固有频率和振型。从而确定了结构的自振频率和相应振型,分析出机构中的薄弱部件;对机构进行谐响应分析,确定结构节点的挠度曲线。 最后对研究内容进行了总结,本文的研究虽然初步达到了一定的目的,但是也存在一些不足和缺陷,有待于进一步的改进和完善。


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