全斷面掘進裝備(簡稱TBM),是隧道掘進大型復雜成套裝備,廣泛應用于水利、交通、國防、能源等地下工程建設。TBM在施工中的振動將造成零部件的疲勞損傷,刀盤系統(tǒng)作為最關鍵的部件,其工程故障將會大大影響工程進度,增加時間和金錢成本,刀盤系統(tǒng)振動問題亟待解決。由于刀盤系統(tǒng)結構復雜,同時掘進過程存在著現(xiàn)場服役環(huán)境、滾刀掘進過程中的不確定因素、制造裝配工藝等不確定性,使得極端環(huán)境下刀盤系統(tǒng)動態(tài)特性預測難度增大,進而加大了刀盤減振抗損設計難度。因此,對含不確定因素的TBM刀盤系統(tǒng)進行動態(tài)特性分析,對TBM減振優(yōu)化設計至關重要。本文對不確定性參數(shù)下TBM刀盤系統(tǒng)振動特性展開深入研究,論文的主要工作如下:(1)TBM刀盤系統(tǒng)不確定性因素分析及外部激勵邊界計算。改善了傳統(tǒng)計算方法基于精確假設的局限,詳細分析了刀盤系統(tǒng)不確定性因素,建立了不確定性地質條件模型及滾刀位置分布模型,利用區(qū)間分析法對外部載荷的不確定性進行處理,推導了不同掘進工況下考慮不確定因素的刀盤載荷計算方法,為后續(xù)考慮動力學分析提供載荷輸入條件。(2)不確定因素影響下TBM刀盤系統(tǒng)多自由度耦合動態(tài)特性研究。以多體動力學為基礎,綜合考慮外部激勵不確定性及質點多自由度耦合等因素的影響,建立了不確定激勵下典型TBM刀盤系統(tǒng)多自由度耦合動力學模型。為后續(xù)有效描述刀盤復雜的振動形態(tài),研究刀盤在不確定性激勵下的動力態(tài)特性分析提供基礎。(3)基于區(qū)間模型的不確定性激勵下動力學微分方程的求解方法研究。利用區(qū)間分析法結合中央差分法,推導了振動響應動態(tài)邊界的計算過程,為含不確定性激勵的刀盤動力學分析提供了有效的求解方法。(4)以某工程刀盤系統(tǒng)為例,采用本文理論方法進行動態(tài)特性分析。計算了實例刀盤振動響應,分析了考慮不確定性因素的必要性,研究了刀盤結構形式、刀盤中心塊質量及驅動齒輪布置形式對刀盤振動響應的影響規(guī)律,為刀盤安全性評估、結構設計、減振優(yōu)化設計提供理論參考,驗證了本文研究方法及模型有效性及實用性。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U455.3

【參考文獻】

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本文編號：2826005