| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-9页 |
| 第1章 绪论 | 第16-29页 |
| 1.1 研究背景和意义 | 第16-17页 |
| 1.2 全断面岩石掘进机国内外发展研究现状 | 第17-25页 |
| 1.2.1 全断面岩石掘进机发展概述 | 第17-20页 |
| 1.2.2 相关技术国内外研究成果 | 第20-25页 |
| 1.3 论文主要研究工作与拟采取的研究方法 | 第25-28页 |
| 1.3.1 盘形滚刀运动学规律及破岩弧长研究 | 第26页 |
| 1.3.2 盘形滚刀动态破岩仿真相关理论的研究 | 第26-27页 |
| 1.3.3 盘形滚刀作用下岩石内部裂纹形成和扩展的研究 | 第27页 |
| 1.3.4 盘形滚刀动态破岩力试验与仿真研究 | 第27页 |
| 1.3.5 数字样机开发及功能仿真研究 | 第27页 |
| 1.3.6 全断面岩石掘进机虚拟装配系统开发研究 | 第27-28页 |
| 1.4 本章小结 | 第28-29页 |
| 第2章 掌子面变化对盘形滚刀破岩弧长的研究分析 | 第29-49页 |
| 2.1 引言 | 第29页 |
| 2.2 盘形滚刀破岩弧长理论推导 | 第29-34页 |
| 2.2.1 滚刀破岩运动学模型建立 | 第29-33页 |
| 2.2.2 一次破岩弧长公式的推导 | 第33-34页 |
| 2.3 考虑掌子面变化的一次破岩弧长计算模型 | 第34-41页 |
| 2.3.1 建立虚拟掌子面 | 第34-36页 |
| 2.3.2 坐标系统建立 | 第36页 |
| 2.3.3 盘形滚刀模型 | 第36-37页 |
| 2.3.4 掌子面变形算法 | 第37-39页 |
| 2.3.5 一次破岩弧长算法 | 第39-40页 |
| 2.3.6 模型验证 | 第40-41页 |
| 2.4 模型计算实例及分析 | 第41-48页 |
| 2.4.1 掌子面变形结果与分析 | 第41-43页 |
| 2.4.2 破岩刃上各点的一次破岩弧长分布 | 第43-44页 |
| 2.4.3 刀位安装半径对一次破岩弧长的影响分析 | 第44-45页 |
| 2.4.4 弧长磨损系数计算分析 | 第45页 |
| 2.4.5 滚刀截面形状对掌子面变形的影响分析 | 第45-48页 |
| 2.5 本章小结 | 第48-49页 |
| 第3章 盘形滚刀动态破岩仿真基础理论研究 | 第49-71页 |
| 3.1 引言 | 第49页 |
| 3.2 盘形滚刀作用下岩石裂纹形成特点分析 | 第49-51页 |
| 3.3 破岩问题中常用数值方法的比较研究 | 第51-57页 |
| 3.3.1 位移不连续法在破岩模拟中的应用 | 第51-52页 |
| 3.3.2 有限元法在岩石切削中的应用 | 第52-54页 |
| 3.3.3 有限插分法在刀具岩石相互作用中的应用 | 第54-55页 |
| 3.3.4 离散元法及其在岩石切削模拟中的应用 | 第55-56页 |
| 3.3.5 光滑粒子流体动力学方法及其在岩石破碎研究中的应用 | 第56-57页 |
| 3.4 光滑粒子流体动力学(SPH)方法理论基础 | 第57-70页 |
| 3.4.1 函数及其导数的积分近似法 | 第57-59页 |
| 3.4.2 守恒方程组的离散 | 第59-60页 |
| 3.4.3 核函数 | 第60-63页 |
| 3.4.4 人工粘性和人工热流 | 第63-64页 |
| 3.4.5 本构关系 | 第64-65页 |
| 3.4.6 边界处理 | 第65-66页 |
| 3.4.7 近邻粒子搜索 | 第66-68页 |
| 3.4.8 时间积分 | 第68-69页 |
| 3.4.9 有限元法与光滑粒子流体动力学法的藕合算法 | 第69-70页 |
| 3.5 本章小结 | 第70-71页 |
| 第4章 盘形滚刀作用下岩石内部裂纹形成和扩展的研究 | 第71-92页 |
| 4.1 引言 | 第71页 |
| 4.2 盘形滚刀的结构特性 | 第71-73页 |
| 4.2.1 盘形滚刀结构 | 第72-73页 |
| 4.2.2 盘形滚刀分类 | 第73页 |
| 4.3 盘形滚刀破岩机理及其研究现状 | 第73-79页 |
| 4.3.1 岩石特性研究 | 第73-76页 |
| 4.3.2 盘形滚刀破岩机理研究现状 | 第76-79页 |
| 4.4 不同截面滚刀作用下岩石内部裂纹形成和扩展的研究 | 第79-87页 |
| 4.4.1 盘形滚刀破岩过程数值模型 | 第80-82页 |
| 4.4.2 不同截面滚刀破岩仿真结果及分析 | 第82-87页 |
| 4.5 不同加载方式下岩石内部裂纹形成和扩展的研究 | 第87-90页 |
| 4.5.1 数值模型建立 | 第87-88页 |
| 4.5.2 滚刀不同加载方式的仿真结果及分析 | 第88-90页 |
| 4.6 本章小结 | 第90-92页 |
| 第5章 盘形滚刀破岩力及相关参数的试验与仿真研究 | 第92-124页 |
| 5.1 引言 | 第92页 |
| 5.2 盘形滚刀受力特点及其相关影响参数 | 第92-94页 |
| 5.3 盘形滚刀破岩力的预测模型分析 | 第94-96页 |
| 5.4 盘形滚刀受力特性试验研究 | 第96-102页 |
| 5.4.1 试验设备与试验方案 | 第97-102页 |
| 5.5 基于SPH方法的三维数值破岩仿真模型及验证 | 第102-106页 |
| 5.5.1 盘形滚刀仿真模型的建立 | 第102-104页 |
| 5.5.2 试验方案与结果分析 | 第104-106页 |
| 5.6 刀间距和贯入度对盘形滚刀破岩效果影响的研究 | 第106-113页 |
| 5.6.1 刀间距对破岩效果的影响分析 | 第107-111页 |
| 5.6.2 盘形滚刀贯入度对破岩效果影响的分析 | 第111-113页 |
| 5.7 不同直径盘形滚刀破岩接触区受力分布研究 | 第113-119页 |
| 5.7.1 盘形滚刀破岩接触区受力及其分布 | 第113-115页 |
| 5.7.2 数值模型 | 第115页 |
| 5.7.3 盘形滚刀模型 | 第115-116页 |
| 5.7.4 试验结果及分析 | 第116-119页 |
| 5.8 不同刀位安装半径盘形滚刀受力特性研究 | 第119-122页 |
| 5.8.1 不同刀位安装半径盘形滚刀破岩数值模型建立 | 第119-120页 |
| 5.8.2 不同刀位安装半径的滚刀受力分析 | 第120-121页 |
| 5.8.3 刀盘载荷综合分析 | 第121-122页 |
| 5.9 本章小结 | 第122-124页 |
| 第6章 基于数字样机的全断面岩石掘进机功能仿真研究 | 第124-155页 |
| 6.1 引言 | 第124页 |
| 6.2 Φ5.75m全断面岩石掘进机性能参数 | 第124-125页 |
| 6.3 全断面岩石掘进机数字化模型构建 | 第125-128页 |
| 6.4 前盾和刀盘结构力学特性研究 | 第128-140页 |
| 6.4.1 前盾静力学分析研究 | 第128-131页 |
| 6.4.2 前盾的模态分析 | 第131-136页 |
| 6.4.3 刀盘结构分析 | 第136-140页 |
| 6.5 掘进机推力与速度的联合仿真 | 第140-145页 |
| 6.5.1 联合仿真推力速度控制系统的建立 | 第140-142页 |
| 6.5.2 PID控制的适应性分析 | 第142页 |
| 6.5.3 稳态掘进速度突变分析 | 第142-145页 |
| 6.6 全断面岩石掘进机虚拟施工技术研究 | 第145-153页 |
| 6.6.1 创建全断面岩石掘进机的节点模型 | 第145-146页 |
| 6.6.2 全断面岩石掘进机虚拟施工场景的构建 | 第146-147页 |
| 6.6.3 基于Vega的全断面岩石掘进机视景仿真研究 | 第147-149页 |
| 6.6.4 为虚拟施工添加特殊效果 | 第149-153页 |
| 6.6.5 模型加载与最终效果 | 第153页 |
| 6.7 本章小结 | 第153-155页 |
| 第7章 全断面岩石掘进机虚拟装配系统关键技术研究 | 第155-175页 |
| 7.1 引言 | 第155页 |
| 7.2 全断面岩石掘进机虚拟装配系统的立体显示实现方法 | 第155-157页 |
| 7.2.1 系统中采用的虚拟装配技术 | 第156页 |
| 7.2.2 虚拟装配系统的立体显示实现方法 | 第156-157页 |
| 7.3 全断面岩石掘进机虚拟装配系统硬件架构开发 | 第157-161页 |
| 7.3.1 虚拟装配系统硬件基本架构 | 第158-160页 |
| 7.3.2 操作控制柜通讯过程设计 | 第160-161页 |
| 7.4 全断面岩石掘进机虚拟装配系统的数字模型建立 | 第161-163页 |
| 7.4.1 基于Creator的虚拟装配场景构建 | 第162页 |
| 7.4.2 基于Pro/Engineer的全断面岩石掘进机三维模型建立 | 第162页 |
| 7.4.3 全断面岩石掘进机数字模型中DOF添加 | 第162-163页 |
| 7.5 全断面岩石掘进机虚拟装配系统的软件架构 | 第163-171页 |
| 7.5.1 全断面岩石掘进机虚拟装配软件环境开发程序创建 | 第163页 |
| 7.5.2 虚拟装配系统中Vega软件的使用 | 第163-164页 |
| 7.5.3 多通道技术在全断面岩石掘进机虚拟装配系统中的应用 | 第164-165页 |
| 7.5.4 基于Vega应用程序开发基本框架 | 第165-171页 |
| 7.6 全断面岩石掘进机虚拟装配系统运行效果 | 第171-174页 |
| 7.6.1 串口通信使用后的效果 | 第171页 |
| 7.6.2 全断面岩石掘进机虚拟装配系统实际运行效果测试 | 第171-174页 |
| 7.7 本章小结 | 第174-175页 |
| 第8章 结论与展望 | 第175-177页 |
| 8.1 结论 | 第175-176页 |
| 8.2 展望 | 第176-177页 |
| 参考文献 | 第177-186页 |
| 致谢 | 第186-187页 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 | 第187-188页 |
| 作者简介 | 第188页 |
