多點(diǎn)沖擊下TBM刀盤裂紋萌生-擴(kuò)展全壽命預(yù)測.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型，城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)入關(guān)鍵時(shí)期，地下空間的開發(fā)利用對(duì)于緩解地表空間緊張、完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)具有深遠(yuǎn)影響，我國已成為硬巖隧道掘進(jìn)設(shè)備(TBM)需求最大的國家。刀盤系統(tǒng)是影響TBM破巖效率的核心部件，但現(xiàn)有刀盤的設(shè)計(jì)較少考慮疲勞壽命，強(qiáng)振動(dòng)環(huán)境下刀盤裂紋的萌生與擴(kuò)展將極大影響施工效率甚至帶來安全隱患。因此開展刀盤疲勞全壽命預(yù)測研究對(duì)于TBM安全服役具有重要意義。
　　在深入理解疲勞裂紋萌生和擴(kuò)展壽命預(yù)測理論與方法的前提下，本文

2、針對(duì)TBM刀盤的疲勞全壽命預(yù)測問題，通過理論計(jì)算、仿真分析和試驗(yàn)研究的方式開展了相關(guān)研究，具體工作如下:
　　(1)在分析刀盤受力特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，綜合考慮計(jì)算精度和效率提出了一種計(jì)算TBM刀盤動(dòng)應(yīng)力的改進(jìn)準(zhǔn)靜態(tài)法，使用這種方法計(jì)算了刀盤危險(xiǎn)點(diǎn)和待測點(diǎn)的動(dòng)應(yīng)力。搭建了無線測試系統(tǒng)并對(duì)實(shí)際掘進(jìn)工作中的TBM刀盤應(yīng)力進(jìn)行了測試，測試數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果均值的差別僅為3.2％，變化范圍的差距則有9.8％，考慮到現(xiàn)場測試的偶然性可以表明改進(jìn)準(zhǔn)靜態(tài)法

3、計(jì)算刀盤動(dòng)應(yīng)力的有效性。
　　(2)根據(jù)雨流計(jì)數(shù)方法對(duì)應(yīng)力時(shí)間歷程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)得到了應(yīng)力幅值和均值的直方圖，根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論擬合了幅值的分布函數(shù)編制了應(yīng)力程序譜，結(jié)合材料的S-N曲線和損傷累積準(zhǔn)則預(yù)測了刀盤裂紋萌生壽命。并探討了Miner準(zhǔn)則和Chaboche準(zhǔn)則對(duì)萌生壽命的預(yù)測效果以及應(yīng)力次序?qū)γ壬鷫勖挠绊?。研究表明，Chaboche準(zhǔn)則比Miner準(zhǔn)則更加保守，低-高分級(jí)譜作用下萌生壽命更長。
　　(3)考慮到刀盤結(jié)構(gòu)