盾构刀具的切削机理分析及多目标优化设计
| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第11-18页 |
| 1.1 研究背景和课题来源 | 第11-12页 |
| 1.2 国内外研究动态 | 第12-16页 |
| 1.2.1 盾构机研究进展 | 第12-14页 |
| 1.2.2 刀盘刀具切削土体过程数值模拟研究现状 | 第14-15页 |
| 1.2.3 刀具优化设计研究现状 | 第15-16页 |
| 1.3 本文主要研究内容 | 第16-18页 |
| 第2章 盾构实验平台设计及关键零部件分析 | 第18-35页 |
| 2.1 引言 | 第18页 |
| 2.2 盾构实验平台设计 | 第18-27页 |
| 2.2.1 盾构壳体 | 第18-19页 |
| 2.2.2 刀盘和刀具 | 第19-23页 |
| 2.2.3 螺旋输送机 | 第23-24页 |
| 2.2.4 推进、调向系统 | 第24页 |
| 2.2.5 支撑装置 | 第24-25页 |
| 2.2.6 盾构推进反力架 | 第25-27页 |
| 2.3 盾构实验平台关键零部件力学分析 | 第27-33页 |
| 2.3.1 刀盘驱动扭矩的计算 | 第27页 |
| 2.3.2 驱动齿轮强度校核 | 第27-28页 |
| 2.3.3 轴的设计与校核 | 第28-30页 |
| 2.3.4 总推力的计算 | 第30-31页 |
| 2.3.5 主要部件的强度和刚度校核 | 第31-33页 |
| 2.4 盾构试验平台加工制作 | 第33-34页 |
| 2.4.1 中心轴加工 | 第33-34页 |
| 2.4.2 齿轮加工 | 第34页 |
| 2.4.3 其他零件的加工 | 第34页 |
| 2.5 本章小结 | 第34-35页 |
| 第3章 盾构刀盘刀具切削机理分析 | 第35-47页 |
| 3.1 引言 | 第35页 |
| 3.2 岩土的基本力学特征 | 第35-37页 |
| 3.2.1 岩石的力学特性 | 第35-36页 |
| 3.2.2 土体的力学特性 | 第36-37页 |
| 3.3 盾构刀具 | 第37-39页 |
| 3.3.1 切削类刀具 | 第37-38页 |
| 3.3.2 滚压类刀具 | 第38-39页 |
| 3.4 刀具切削机理 | 第39-43页 |
| 3.4.1 切刀切削机理 | 第39-41页 |
| 3.4.2 滚刀切削机理 | 第41-43页 |
| 3.5 刀具受力模型 | 第43-46页 |
| 3.5.1 切刀受力模型 | 第43-44页 |
| 3.5.2 滚刀受力模型 | 第44-46页 |
| 3.6 本章小结 | 第46-47页 |
| 第4章 刀具切削仿真及影响因素分析 | 第47-69页 |
| 4.1 引言 | 第47页 |
| 4.2 仿真分析工具 | 第47-48页 |
| 4.3 切削模拟方法 | 第48-49页 |
| 4.3.1 欧拉-拉格朗日耦合法 | 第48页 |
| 4.3.2 单元失效法 | 第48-49页 |
| 4.3.3 自适应网格重划分法 | 第49页 |
| 4.4 切刀切削土体有限元模型 | 第49-52页 |
| 4.5 仿真结果与分析 | 第52-56页 |
| 4.5.1 切削精确性分析 | 第52-54页 |
| 4.5.2 切削力分析 | 第54-56页 |
| 4.6 切刀切削力影响因素分析 | 第56-59页 |
| 4.6.1 刀具前刃角 | 第56-57页 |
| 4.6.2 刀刃圆弧半径 | 第57-58页 |
| 4.6.3 切削深度 | 第58页 |
| 4.6.4 切削速度 | 第58-59页 |
| 4.7 滚刀切削土体有限元模型 | 第59-61页 |
| 4.8 仿真结果与分析 | 第61-63页 |
| 4.9 滚刀切削力影响因素分析 | 第63-67页 |
| 4.9.1 刀刃宽度 | 第63-64页 |
| 4.9.2 刀刃圆弧角 | 第64-65页 |
| 4.9.3 刀刃角 | 第65-66页 |
| 4.9.4 切削速度 | 第66-67页 |
| 4.10 本章小结 | 第67-69页 |
| 第5章 滚刀的多目标优化 | 第69-78页 |
| 5.1 前言 | 第69页 |
| 5.2 滚刀多目标优化模型的建立 | 第69-74页 |
| 5.2.1 滚刀优化设计变量的选择 | 第69页 |
| 5.2.2 优化目标的确定 | 第69-71页 |
| 5.2.3 约束条件 | 第71-73页 |
| 5.2.4 优化数学模型 | 第73-74页 |
| 5.3 遗传算法计算求解 | 第74-76页 |
| 5.4 优化结果及分析 | 第76-77页 |
| 5.5 本章小结 | 第77-78页 |
| 总结与展望 | 第78-80页 |
| 参考文献 | 第80-84页 |
| 致谢 | 第84-85页 |
| 附录A 攻读学位期间所发表论文 | 第85页 |
