| 摘要 | 第6-8页 |
| Abstract | 第8-9页 |
| 第1章 绪论 | 第15-26页 |
| 1.1 研究背景和意义 | 第15-17页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第17-21页 |
| 1.2.1 全断面掘进机发展概述 | 第17-19页 |
| 1.2.2 国内外研究成果 | 第19-21页 |
| 1.3 论文主要研究工作与拟采取的研究方法 | 第21-24页 |
| 1.3.1 盘形滚刀破岩机理研究 | 第22页 |
| 1.3.2 切削刀具磨损研究 | 第22-23页 |
| 1.3.3 注浆过程仿真研究 | 第23页 |
| 1.3.4 数字化样机仿真研究 | 第23-24页 |
| 1.3.5 虚拟施工系统开发 | 第24页 |
| 1.4 论文的总体框架 | 第24-26页 |
| 第2章 盘形滚刀破岩分析与布局优化研究 | 第26-51页 |
| 2.1 引言 | 第26页 |
| 2.2 盘形滚刀破岩机理 | 第26-29页 |
| 2.2.1 岩石损伤机理 | 第26-28页 |
| 2.2.2 盘形滚刀破岩理论 | 第28-29页 |
| 2.3 盘形滚刀破岩过程仿真研究 | 第29-43页 |
| 2.3.1 岩石损伤本构模型 | 第30-32页 |
| 2.3.2 压痕试验仿真分析 | 第32-38页 |
| 2.3.2.1 FEM分析模型设置 | 第32-33页 |
| 2.3.2.2 法向力-贯入度关系仿真分析 | 第33-35页 |
| 2.3.2.3 不同地质条件下压痕试验仿真结果比较 | 第35-38页 |
| 2.3.3 滚刀线性切割岩石试验仿真分析 | 第38-43页 |
| 2.3.3.1 刀间距对破岩效果影响 | 第38-39页 |
| 2.3.3.2 FEM分析模型设置 | 第39-41页 |
| 2.3.3.3 仿真结果分析 | 第41-43页 |
| 2.4 滚刀布局优化研究 | 第43-50页 |
| 2.4.1 优化算法设计 | 第44-46页 |
| 2.4.1.1 安装半径优化 | 第44-45页 |
| 2.4.1.2 安装角度优化 | 第45-46页 |
| 2.4.2 滚刀布局优化实例 | 第46-50页 |
| 2.4.2.1 数值计算 | 第46-48页 |
| 2.4.2.2 力/力矩平衡分析 | 第48-50页 |
| 2.5 本章小结 | 第50-51页 |
| 第3章 切削刀具工作模拟与磨损研究 | 第51-84页 |
| 3.1 引言 | 第51页 |
| 3.2 切削刀具工作原理 | 第51-55页 |
| 3.2.1 刀具工作方式 | 第51-53页 |
| 3.2.2 刀具受力分析 | 第53-55页 |
| 3.3 切削刀具工作过程仿真研究 | 第55-74页 |
| 3.3.1 FEM模型 | 第55-59页 |
| 3.3.1.1 仿真模型设置 | 第55-57页 |
| 3.3.1.2 仿真模型验证 | 第57-59页 |
| 3.3.2 刮刀切削砂土过程数值模拟 | 第59-66页 |
| 3.3.2.1 切深对刮刀切削砂土过程的影响 | 第59-62页 |
| 3.3.2.2 切削前角对刮刀切削砂土过程的影响 | 第62-64页 |
| 3.3.2.3 地质条件对刮刀切削砂土过程的影响 | 第64-66页 |
| 3.3.3 主切削刀切削砂土过程数值模拟 | 第66-74页 |
| 3.3.2.1 切深对主切削刀切削砂土过程的影响 | 第66-69页 |
| 3.3.2.2 切削前角对主切削刀切削砂土过程的影响 | 第69-71页 |
| 3.3.2.3 地质条件对主切削刀切削砂土过程的影响 | 第71-74页 |
| 3.4 切削刀具磨损预测研究 | 第74-83页 |
| 3.4.1 刀具磨损机理分析 | 第74-75页 |
| 3.4.2 磨损预测模型的建立 | 第75-77页 |
| 3.4.3 磨损预测模型系数拟合 | 第77-83页 |
| 3.4.3.1 切削刀具磨损测量 | 第77-80页 |
| 3.4.3.2 切削刀具表面受力分析 | 第80-82页 |
| 3.4.3.3 切削刀具磨损预测结果 | 第82-83页 |
| 3.5 本章小结 | 第83-84页 |
| 第4章 注浆过程仿真研究与虚拟实现 | 第84-113页 |
| 4.1 引言 | 第84页 |
| 4.2 注浆工作机理 | 第84-87页 |
| 4.2.1 注浆系统的功能与结构 | 第84-86页 |
| 4.2.1.1 注浆系统的主要功能 | 第84-85页 |
| 4.2.1.2 注浆系统的结构与种类 | 第85-86页 |
| 4.2.2 注浆过程主要影响因素 | 第86-87页 |
| 4.3 注浆过程中浆液扩散模式分析 | 第87-91页 |
| 4.3.1 浆液扩散原理 | 第87-88页 |
| 4.3.2 浆液扩散模型 | 第88-89页 |
| 4.3.3 浆液扩散实例数值计算 | 第89-91页 |
| 4.3.3.1 压力对扩散半径影响计算 | 第89-90页 |
| 4.3.3.2 注浆时间对扩散半径影响计算 | 第90-91页 |
| 4.4 注浆过程流体动力学仿真研究 | 第91-104页 |
| 4.4.1 FEM模型 | 第91-94页 |
| 4.4.1.1 实体建模 | 第91-92页 |
| 4.4.1.2 网格划分 | 第92-94页 |
| 4.4.1.3 边界条件设置 | 第94页 |
| 4.4.2 注浆过程仿真分析 | 第94-104页 |
| 4.4.2.1 注浆压力对注浆效果的影响 | 第94-97页 |
| 4.4.2.2 注浆时间对注浆效果的影响 | 第97-101页 |
| 4.4.2.3 浆液粘度对注浆效果的影响 | 第101-104页 |
| 4.5 虚拟环境下注浆过程的立体实现 | 第104-112页 |
| 4.5.1 粒子系统基本思想与实现原理 | 第105-106页 |
| 4.5.2 粒子系统基本属性 | 第106-107页 |
| 4.5.3 注浆过程模型创建 | 第107-109页 |
| 4.5.3.1 注浆场景模型 | 第107页 |
| 4.5.3.2 浆液粒子模型 | 第107-109页 |
| 4.5.4 注浆过程立体实现 | 第109-112页 |
| 4.5.4.1 基于粒子系统的注浆过程立体实现 | 第109-111页 |
| 4.5.4.2 实现效果 | 第111-112页 |
| 4.6 本章小结 | 第112-113页 |
| 第5章 基于数字化样机的虚拟装配与仿真研究 | 第113-136页 |
| 5.1 引言 | 第113页 |
| 5.2 全断面掘进机数字化样机构建 | 第113-120页 |
| 5.2.1 数字化样机技术概述 | 第113-115页 |
| 5.2.2 构建数字样机与运动仿真分析 | 第115-116页 |
| 5.2.2.1 数字化样机几何模型构建 | 第115页 |
| 5.2.2.2 工作过程运动学分析 | 第115-116页 |
| 5.2.3 基于Division的虚拟装配研究 | 第116-120页 |
| 5.2.3.1 虚拟装配实现环境 | 第116-117页 |
| 5.2.3.2 全断面掘进机虚拟装配 | 第117-119页 |
| 5.2.3.3 虚拟环境下干涉检验 | 第119-120页 |
| 5.3 关键部件机械特性仿真研究 | 第120-135页 |
| 5.3.1 刀盘与盾体结构力学特性研究 | 第120-126页 |
| 5.3.1.1 驱动力计算 | 第120-121页 |
| 5.3.1.2 刀盘结构分析 | 第121-125页 |
| 5.3.1.3 盾体结构分析 | 第125-126页 |
| 5.3.2 管片安装机承载机构动力学分析 | 第126-132页 |
| 5.3.2.1 仿真分析过程 | 第127-129页 |
| 5.3.2.2 不同工作参数对负载变化的影响 | 第129-131页 |
| 5.3.2.3 承载机构强度分析 | 第131-132页 |
| 5.3.3 管片安装机抓取机构刚柔混合分析 | 第132-135页 |
| 5.3.3.1 刚柔混合分析模型建立 | 第132-133页 |
| 5.3.3.2 仿真分析结果分析 | 第133-135页 |
| 5.4 本章小结 | 第135-136页 |
| 第6章 基于虚拟现实的全断面掘进机虚拟施工系统开发与研究 | 第136-170页 |
| 6.0 引言 | 第136页 |
| 6.1 系统开发背景 | 第136-144页 |
| 6.1.1 虚拟现实技术 | 第136-141页 |
| 6.1.1.1 虚拟现实技术分类 | 第136-138页 |
| 6.1.1.2 虚拟现实立体显示原理 | 第138-139页 |
| 6.1.1.3 虚拟现实领域国内外研究情况 | 第139-141页 |
| 6.1.2 虚拟施工系统功能与结构 | 第141-144页 |
| 6.1.2.1 系统功能 | 第141-142页 |
| 6.1.2.2 系统结构 | 第142-144页 |
| 6.2 OpenFlight数据格式的建模研究 | 第144-152页 |
| 6.2.1 建模工具MultiGen Creator功能模块 | 第144-145页 |
| 6.2.2 基于OpenFlight数据格式的建模过程 | 第145-147页 |
| 6.2.3 视景仿真模型建模关键技术分析 | 第147-152页 |
| 6.2.3.1 模型层次结构 | 第147页 |
| 6.2.3.2 纹理映射(texture mapping)的原理及应用 | 第147-149页 |
| 6.2.3.3 地形转换算法 | 第149-150页 |
| 6.2.3.4 公告牌(Billboard)技术 | 第150页 |
| 6.2.3.5 实例(instance)技术的应用 | 第150-151页 |
| 6.2.3.6 多层次细节应用(LOD) | 第151-152页 |
| 6.3 基于VEGA的视景仿真模型驱动研究 | 第152-159页 |
| 6.3.1 虚拟视景驱动原理 | 第152-153页 |
| 6.3.2 虚拟视景驱动关键技术 | 第153-159页 |
| 6.3.2.1 多通道渲染实现 | 第153-154页 |
| 6.3.2.2 碰撞检测 | 第154-156页 |
| 6.3.2.3 其他特效 | 第156-159页 |
| 6.4 交互式仿真程序开发 | 第159-168页 |
| 6.4.1 仿真程序架构 | 第159-160页 |
| 6.4.2 软件各模块功能简介 | 第160-162页 |
| 6.4.2.1 工程设置模块 | 第160-161页 |
| 6.4.2.2 零部件与刀具库模块 | 第161页 |
| 6.4.2.3 驱动部件控制模块 | 第161-162页 |
| 6.4.2.4 实时工况显示模块 | 第162页 |
| 6.4.3 虚拟施工关键环节 | 第162-166页 |
| 6.4.3.1 内部多自由度联动模拟 | 第162-164页 |
| 6.4.3.2 刀具磨损监控模拟 | 第164-166页 |
| 6.4.4 系统实际运行效果测试 | 第166-168页 |
| 6.4.4.1 盾构机初始位姿调整 | 第166-167页 |
| 6.4.4.2 仿真渲染通道设置 | 第167页 |
| 6.4.4.3 虚拟施工过程及效果 | 第167-168页 |
| 6.5 本章小结 | 第168-170页 |
| 第7章 结论与展望 | 第170-172页 |
| 7.1 结论 | 第170-171页 |
| 7.2 建议 | 第171-172页 |
| 参考文献 | 第172-181页 |
| 致谢 | 第181-182页 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及其它成果 | 第182-184页 |
| 作者简介 | 第184页 |
