本文關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機刀具布置規(guī)律研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：盾構(gòu)機是水利水電、地鐵隧道等工程中的主要施工設(shè)備。刀盤作為掘進中破巖的關(guān)鍵部件,刀盤刀具布置的優(yōu)劣直接影響盾構(gòu)機的掘進性能、施工成本及施工效率,因此刀具布置方案應(yīng)盡量符合實際工程。針對我國的特殊地質(zhì)條件,國內(nèi)研究學(xué)者在大量的研究基礎(chǔ)上得到了若干基于優(yōu)化算法的刀具布置優(yōu)化方案。本文采用數(shù)值模擬結(jié)合優(yōu)化算法的方法研究盾構(gòu)機刀具布置方案,并將此方案應(yīng)用于某盾構(gòu)機刀盤,驗證其合理性。分析盾構(gòu)機主要破巖刀具破巖機理,并結(jié)合數(shù)學(xué)模擬的方法研究刀盤刀具布置的預(yù)測模型。分析刀盤正滾刀布置規(guī)律、邊滾刀布置方法,確定影響刀盤刀具布置的參數(shù),為刀盤刀具布置及優(yōu)化設(shè)計提供理論參考。論文探索與研究了優(yōu)化算法的選擇過程。采用三種不同優(yōu)化算法,以刀具的破巖力、力矩為研究對象,通過對比三種算法的計算結(jié)果,確定多目標(biāo)遺傳算法較另外兩種算法的優(yōu)越性,闡述選用多目標(biāo)遺傳算法優(yōu)化刀盤刀具布置的合理性。將多目標(biāo)遺傳算法優(yōu)化設(shè)計方案應(yīng)用于某盾構(gòu)機刀盤。方案設(shè)計步驟為:首先根據(jù)破巖機理、CSM模型及影響參數(shù)建立盾構(gòu)機刀盤刀具布置的數(shù)學(xué)模型,即確定了其設(shè)計變量、目標(biāo)函數(shù)及約束條件;其次采用多目標(biāo)遺傳算法計算結(jié)果并經(jīng)過整理得到有效的Pareto解集;最后根據(jù)布置原則、地質(zhì)條件等選擇出一組最優(yōu)解作為布置方案。建立優(yōu)化前后盾構(gòu)機刀盤的三維模型,采用ANSYSWorkbench對優(yōu)化前后的刀盤進行仿真分析,對比優(yōu)化前后刀盤的受力與變形,進一步驗證在優(yōu)化刀盤刀具布置優(yōu)化方案的合理性、有效性及可行性。
【關(guān)鍵詞】：盾構(gòu)機 刀盤刀具 數(shù)學(xué)模型 優(yōu)化算法 布置規(guī)律
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U455.39
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 緒論7-13
• 1.1 研究背景及意義7-9
• 1.2 國內(nèi)外刀具布置研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 破巖機理研究現(xiàn)狀9
• 1.2.2 刀具布置規(guī)律研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.3 采用優(yōu)化算法布置刀具研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 課題來源11
• 1.4 主要研究內(nèi)容11-13
• 第二章 盾構(gòu)機刀盤刀具布置規(guī)律研究13-26
• 2.1 盾構(gòu)機刀盤結(jié)構(gòu)及刀具簡介13-15
• 2.1.1 刀盤結(jié)構(gòu)簡介13-14
• 2.1.2 刀具簡介14-15
• 2.2 盤形滾刀破巖機理分析15-21
• 2.2.1 盤形滾刀簡介15-17
• 2.2.2 盤形滾刀破巖機理17-18
• 2.2.3 盤形滾刀破巖受力模型18-20
• 2.2.4 刀盤推力及扭矩計算20-21
• 2.3 刀具布置規(guī)律研究21-25
• 2.3.1 刀具布置規(guī)律21-24
• 2.3.2 滾刀破巖效率影響因素24-25
• 2.4 小結(jié)25-26
• 第三章 盾構(gòu)刀具布置優(yōu)化算法選擇26-39
• 3.1 機械優(yōu)化簡介及數(shù)學(xué)模型的建立26-28
• 3.1.1 機械優(yōu)化簡介26-27
• 3.1.2 優(yōu)化數(shù)學(xué)模型27-28
• 3.2 三種優(yōu)化算法對盾構(gòu)刀具布置優(yōu)化過程28-33
• 3.2.1 傳統(tǒng)優(yōu)化算法29-30
• 3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法30-32
• 3.2.3 多目標(biāo)遺傳算法32-33
• 3.3 刀盤刀具優(yōu)化算法選擇33-37
• 3.3.1 刀盤簡介33-34
• 3.3.2 不同算法的刀盤刀具優(yōu)化結(jié)果對比34-37
• 3.4 本章小結(jié)37-39
• 第四章 基于多目標(biāo)遺傳算法的刀盤刀具布置優(yōu)化39-55
• 4.1 刀盤刀具布置原則及思路39-40
• 4.2 刀盤的數(shù)學(xué)模型建立40-45
• 4.2.1 設(shè)計變量的確定40-42
• 4.2.3 目標(biāo)函數(shù)的確定42-43
• 4.2.4 約束條件的確定43-45
• 4.3 工程實例45-53
• 4.3.1 盾構(gòu)機刀盤簡介45-47
• 4.3.2 數(shù)學(xué)模型47-49
• 4.3.3 優(yōu)化計算及結(jié)果分析49-50
• 4.3.4 更改刀具數(shù)量后刀盤優(yōu)化計算及對比50-53
• 4.4 不同邊滾刀數(shù)量優(yōu)化結(jié)果對比53
• 4.5 本章小結(jié)53-55
• 第五章 刀盤刀具布置優(yōu)化結(jié)果分析55-65
• 5.1 盾構(gòu)機刀盤三維建模55-57
• 5.1.1 刀具模型55-56
• 5.1.2 優(yōu)化前后刀盤模型56-57
• 5.2 優(yōu)化后刀盤于與原刀盤力學(xué)性能對比57-60
• 5.2.1 定義模型材料57-58
• 5.2.2 刀盤整體性能對比58-60
• 5.3 優(yōu)化后刀盤性能分析60-63
• 5.4 本章小結(jié)63-65
• 第六章 總結(jié)與展望65-67
• 6.1 總結(jié)65-66
• 6.2 展望66-67
• 參考文獻67-71
• 致謝71-72
• 個人簡歷、在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72

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