| 摘要 | 第4-5页 |
| ABSTRACT | 第5-6页 |
| 主要符号表 | 第20-21页 |
| 1 绪论 | 第21-40页 |
| 1.1 课题研究背景及工程意义 | 第21-24页 |
| 1.1.1 研究背景 | 第21-24页 |
| 1.1.2 工程意义 | 第24页 |
| 1.2 国内外相关工作研究进展 | 第24-36页 |
| 1.2.1 TBM刀盘载荷研究概述 | 第24-27页 |
| 1.2.2 系统动力学研究现状 | 第27-30页 |
| 1.2.3 应力强度因子及疲劳寿命预测 | 第30-34页 |
| 1.2.4 TBM刀盘结构设计及性能评价 | 第34-36页 |
| 1.3 论文主要研究内容 | 第36-39页 |
| 1.4 本章小结 | 第39-40页 |
| 2 TBM刀盘系统多自由度耦合动力学模型的建立 | 第40-65页 |
| 2.1 引言 | 第40-41页 |
| 2.2 TBM刀盘系统多自由度耦合动力学模型与方程 | 第41-51页 |
| 2.2.1 刀盘系统的等效力学模型 | 第41-45页 |
| 2.2.2 构件广义坐标变换 | 第45-47页 |
| 2.2.3 耦合相对位移分析 | 第47-48页 |
| 2.2.4 系统动力学微分方程的建立 | 第48-51页 |
| 2.3 模型的系统参数确定 | 第51-56页 |
| 2.3.1 轴承支撑刚度 | 第51-53页 |
| 2.3.2 齿轮时变啮合刚度 | 第53-54页 |
| 2.3.3 啮合误差 | 第54页 |
| 2.3.4 系统内部阻尼 | 第54-55页 |
| 2.3.5 其他参数的确定 | 第55-56页 |
| 2.4 模型的外部激励确定 | 第56-64页 |
| 2.4.1 滚刀群载荷模拟及修正 | 第56-61页 |
| 2.4.2 刀盘空间多点分布载荷确定 | 第61-64页 |
| 2.5 本章小结 | 第64-65页 |
| 3 多因素影响下TBM刀盘系统耦合动态特性 | 第65-100页 |
| 3.1 引言 | 第65-66页 |
| 3.2 刀盘系统的固有特性及灵敏度分析 | 第66-81页 |
| 3.2.1 固有频率与振型 | 第66-68页 |
| 3.2.2 模态能量分布规律 | 第68-73页 |
| 3.2.3 固有频率的参数灵敏度及影响分析 | 第73-81页 |
| 3.3 空间多点分布载荷作用下刀盘系统的动态响应 | 第81-90页 |
| 3.3.1 多自由度耦合动力学模型的数值求解方法 | 第81-83页 |
| 3.3.2 刀盘各自由度的振动响应 | 第83-87页 |
| 3.3.3 刀盘结合面载荷的时域响应 | 第87-90页 |
| 3.4 刀盘动态响应灵敏度分析 | 第90-95页 |
| 3.4.1 动态响应灵敏度分析方法 | 第90-91页 |
| 3.4.2 振动响应对质量参数的灵敏度 | 第91-93页 |
| 3.4.3 振动响应对刚度参数的灵敏度 | 第93-95页 |
| 3.5 盘振动响应的多影响因素分析 | 第95-99页 |
| 3.5.1 刀盘分体质量 | 第95-96页 |
| 3.5.2 刀盘转速 | 第96-97页 |
| 3.5.3 齿轮布置参数 | 第97-99页 |
| 3.6 本章小结 | 第99-100页 |
| 4 空间多点分布载荷作用下的刀盘裂纹应力强度因子 | 第100-131页 |
| 4.1 引言 | 第100-101页 |
| 4.2 应力强度因子及其断裂判据 | 第101-102页 |
| 4.3 刀盘疲劳载荷谱的编制 | 第102-109页 |
| 4.3.1 载荷统计计数处理 | 第103-106页 |
| 4.3.2 载荷均幅值概率密度函数 | 第106-107页 |
| 4.3.3 程序载荷谱的编制 | 第107-109页 |
| 4.4 含表面裂纹的刀盘应力强度因子的计算 | 第109-123页 |
| 4.4.1 刀盘结构损伤表征 | 第109-111页 |
| 4.4.2 有限元法求解应力强度因子 | 第111-113页 |
| 4.4.3 盘裂纹子模型技术 | 第113-114页 |
| 4.4.4 应力强度因子求解方法的有效性验证及分析 | 第114-117页 |
| 4.4.5 裂纹网格参数对计算结果的收敛性分析 | 第117-121页 |
| 4.4.6 裂纹尖端应力强度因子计算结果 | 第121-123页 |
| 4.5 刀盘裂纹尖端应力强度因子影响因素分析 | 第123-129页 |
| 4.5.1 裂纹位置角的影响 | 第123-126页 |
| 4.5.2 裂纹形状比的影响 | 第126-128页 |
| 4.5.3 裂纹相对深度的影响 | 第128-129页 |
| 4.6 本章小结 | 第129-131页 |
| 5 TBM刀盘表面疲劳裂纹扩展及寿命预测 | 第131-166页 |
| 5.1 引言 | 第131-132页 |
| 5.2 疲劳断裂与裂纹扩展基本理论及模型 | 第132-134页 |
| 5.2.1 疲劳裂纹扩展速率模型 | 第132-133页 |
| 5.2.2 疲劳累积损伤理论 | 第133-134页 |
| 5.3 刀盘表面疲劳裂纹扩展分析 | 第134-139页 |
| 5.3.1 疲劳裂纹扩展的数学描述 | 第134-135页 |
| 5.3.2 疲劳裂纹扩展速率参数 | 第135页 |
| 5.3.3 初始裂纹尺寸的确定 | 第135-136页 |
| 5.3.4 临界裂纹尺寸的确定 | 第136-137页 |
| 5.3.5 表面疲劳裂纹扩展特性分析 | 第137-139页 |
| 5.4 刀盘特征结构件疲劳实验 | 第139-153页 |
| 5.4.1 实验目的 | 第139页 |
| 5.4.2 实验装备 | 第139-141页 |
| 5.4.3 刀盘特征结构试样及方案设计 | 第141-143页 |
| 5.4.4 疲劳实验 | 第143-146页 |
| 5.4.5 实验结果及分析 | 第146-153页 |
| 5.5 TBM刀盘疲劳裂纹扩展寿命预测 | 第153-158页 |
| 5.5.1 裂纹扩展寿命预测方法及技术路线 | 第153-154页 |
| 5.5.2 疲劳裂纹扩展寿命评估 | 第154-158页 |
| 5.6 TBM刀盘寿命的参数影响规律 | 第158-164页 |
| 5.6.1 刀盘盘体主结构参数 | 第158-160页 |
| 5.6.2 初始裂纹深度 | 第160-161页 |
| 5.6.3 临界裂纹深度 | 第161-162页 |
| 5.6.4 裂纹形状比 | 第162页 |
| 5.6.5 疲劳裂纹扩展速率控制参数 | 第162-164页 |
| 5.7 本章小结 | 第164-166页 |
| 6 工程应用：辽西北供水工程TBM刀盘振动检测及寿命预测 | 第166-184页 |
| 6.1 引言 | 第166-167页 |
| 6.2 工程背景 | 第167-168页 |
| 6.3 实例刀盘系统结构概述 | 第168-169页 |
| 6.4 刀盘振动响应理论分析 | 第169-174页 |
| 6.4.1 刀盘多自由度耦合动力学模型 | 第169-171页 |
| 6.4.2 刀盘动态响应 | 第171-174页 |
| 6.5 掘进现场振动检测 | 第174-181页 |
| 6.5.1 检测装置选型及方案构建 | 第174-175页 |
| 6.5.2 数据采集及后处理 | 第175-176页 |
| 6.5.3 数据分析及讨论 | 第176-178页 |
| 6.5.4 检测数据与理论结果对比 | 第178-181页 |
| 6.6 刀盘裂纹扩展寿命预测及盘体结构改进 | 第181-183页 |
| 6.6.1 实例刀盘寿命预测 | 第181页 |
| 6.6.2 刀盘盘体结构改进 | 第181-183页 |
| 6.7 本章小结 | 第183-184页 |
| 7 结论与展望 | 第184-187页 |
| 7.1 结论 | 第184-185页 |
| 7.2 创新点 | 第185页 |
| 7.3 展望 | 第185-187页 |
| 参考文献 | 第187-196页 |
| 附录A 刀盘动力学模型刚度矩阵 | 第196-200页 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 | 第200-202页 |
| 致谢 | 第202-203页 |
| 作者简介 | 第203页 |
