摘要：为解决恶劣工况下全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)关键主承力结构应变监测难、监测不准的难题,提出了一种基于BP神经网络和有限元分析的TBM刀盘关键位置应变重构方法.首先,通过静、动力学有限元分析确定了TBM刀盘关键位置,并提取了刀盘典型易损特征子结构.其次,基于有限元技术和实验设计(design of experiments,DOE)方法,分别进行了标准件和特征子结构多载荷下静力学有限元分析,并构建了载荷-应变数据库.最后,运用BP神经网络建立了标准样件和刀盘特征子结构的应变重构模型,并进行了标准样件的实验验证.结果表明,重构应变的平均误差为10%,验证了方法的可行性,为TBM刀盘复杂结构的应变重构提供了一种可行的方法.

摘要：为了对全断面掘进机(TBM)进行合理化的刀盘焊缝设计,弥补整体设计方法局部强度不足。根据刀盘结构及应力集中分布特点,建立T型焊缝设计细节参数化模型,采用缺口应力理论,分析焊缝设计参数的影响规律。结果表明:基于虚拟缺口半径法的名义应力积分方法具有较高的准确度,误差范围在0.2以内,焊缝设计倾角参数变量控制下,相同大小载荷弯曲产生的应力集中水平在拉伸应力集中水平的两倍左右;设计时应尽量保证结构对称性以及应力分布均匀性,并适当的增大内外坡口倾角以增大局部细节,增强结构承载能力。

摘要：TBM在掘进过程中振动剧烈,经常导致主机系统关键部件失效。针对TBM在掘进过程中振动剧烈问题,提出一种基于磁流变原理的TBM主机系统抗振方案。首先基于ADAMS多刚体动力学仿真平台所建立的TBM主机系统动力学模型,通过对推进油缸阻尼系数的灵敏度分析,确定磁流变阻尼器的最佳阻尼系数为2.5×10^6N·s/m,出力为400kN,此时刀盘轴向加速度幅值降低16.06%,主梁前段轴向加速度幅值降低21.75%;然后结合某工程开敞式TBM实际安装空间,确定磁流变阻尼器的安装位置;最后根据出力目标和TBM推进系统工作原理,设计了一款单筒单出杆剪切阀式磁流变阻尼器,有效的抑制了TBM主机系统关键部件的轴向振动,提高了隧道施工的安全和效率。