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

1、全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)(TBM)是我國(guó)大型裝備制造業(yè)標(biāo)志性產(chǎn)品，TBM刀盤設(shè)計(jì)是決定TBM能否高效、可靠、穩(wěn)定掘進(jìn)的關(guān)鍵。目前我國(guó)還不具備自主設(shè)計(jì)刀盤的能力，為打破國(guó)外技術(shù)封鎖，開展TBM刀盤相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)的研究勢(shì)在必行。本文針對(duì)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(jì)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等理論和方法，研究多滾刀作用下平面布置優(yōu)化設(shè)計(jì)和刀盤結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，開發(fā)TBM滾刀布置與刀盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，通過數(shù)值算例驗(yàn)證，研究了TBM滾刀布置設(shè)

2、計(jì)與刀盤結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論體系。主要研究?jī)?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(jì)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(cè)公式、秋三藤三朗預(yù)測(cè)公式、羅克斯巴勒(F.F.Roxborou曲)預(yù)測(cè)公式、科羅拉多礦業(yè)學(xué)院預(yù)測(cè)公式等，基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合的受力模型包括Rostami預(yù)測(cè)公式，為滾刀布置優(yōu)化設(shè)計(jì)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(guó)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(jì)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(jì)方法。
　　 ⑶研究了刀盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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。基于滾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(jì)，獲得刀盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)軟件，實(shí)現(xiàn)滾刀布置和刀盤結(jié)構(gòu)初步方案設(shè)計(jì)，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(jì)與刀盤結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)經(jīng)過優(yōu)化計(jì)算最終得到一個(gè)設(shè)計(jì)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(duì)比驗(yàn)證已有的項(xiàng)目工程和優(yōu)