空间多点分布强冲击下TBM刀盘边缘过渡区结构损伤机理及抗损定寿设计

项目名称： 空间多点分布强冲击下TBM刀盘边缘过渡区结构损伤机理及抗损定寿设计

项目编号： No.51375001

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 机械、仪表工业

项目作者： 霍军周

作者单位： 大连理工大学

项目金额： 80万元

中文摘要： 刀盘是硬岩掘进装备（TBM）核心部件，掘进过程中会遇到高硬度、高温、高石英含量的“三高”围岩环境，加以不同类型滚刀群多点冲击破岩的特性使得刀盘振动极其剧烈，尤其是在受力性态及力流传递方式发生突然改变的刀盘边缘过渡区域，导致刀盘在未达到预定使用寿命之前出现大面积损伤开裂的严重工程问题。本课题针对滚刀群顺次+回转+滚压+斜压的特点，建立基于密实核理论的多滚刀空间复合切削岩石破碎理论模型。同时分析实际工程刀盘过渡区域损伤裂纹的特征，将强振动作用下刀盘损伤引起的刚度衰减和阻尼变化进行定量表征，建立空间多点多向强冲击激励下刀盘系统损伤动力学模型，开展TBM刀盘现场掘进振动损伤试验。进而考虑刀盘边缘结构损伤引起的强度退化，建立刀盘振动损伤疲劳寿命预测模型，并开展刀盘缩尺模型加速疲劳试验，揭示刀盘边缘过渡区域结构的高周疲劳、碰摩损伤机理及其演变规律，形成复杂围岩环境下TBM刀盘抗损定寿设计方法。

中文关键词： TBM；破岩机理；损伤动力学模型；寿命预测；裂纹

英文摘要： Cutterhead is a key component of the full-face hard rock tunnel boring machine (TBM), which will encounter high hardness, high-temperature, high quartz content of the "three high" rock environment in the tunneling process. The "three high" rock environmen

英文关键词： TBM；Rock breaking mechanism；Damage dynamics model；Life expectancy；crack