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刀盘掘进过程动态仿真 被引量：16
1
作者 韩美东 曲传咏 +1 位作者 蔡宗熙 金立帅 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1098-1102,共5页
刀盘是岩石隧道掘进机(TBM)开挖岩石的关键部件,通过试验或者现场施工数据得到其与围岩的相互作用规律极为困难。利用数值模拟方法,在ABAQUS/Explicit环境下建立了模拟刀盘掘进的三维分析模型。采用扩展的DruckerPrager非线性弹塑性模... 刀盘是岩石隧道掘进机(TBM)开挖岩石的关键部件,通过试验或者现场施工数据得到其与围岩的相互作用规律极为困难。利用数值模拟方法,在ABAQUS/Explicit环境下建立了模拟刀盘掘进的三维分析模型。采用扩展的DruckerPrager非线性弹塑性模型作为岩体的本构模型;应用包含单元删除功能的损伤失效准则模拟切屑的形成及分离,并基于显式积分算法实现了TBM刀盘掘进全物理过程的直接数值模拟,得到了刀盘的动态掘进载荷以及掌子面岩体的损伤失效状态。仿真结果表明:对于所选定的岩石力学参数,当推进距离达到8.5 mm时,掌子面岩体全面损伤,刀盘进入稳定掘进阶段;在掘进过程中,刀盘载荷波动剧烈,其第1阶主频约为刀盘转动频率的2倍。上述模拟方法可以为TBM掘进过程的分析提供有效的工具。 展开更多
关键词 TBM刀盘 DRUCKER-PRAGER模型 显式积分算法 数值仿真 掘进载荷 幅频特性
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基于数值仿真的盾构刀盘载荷影响因素分析 被引量：9
2
作者 苏翠侠 蔡宗熙 +1 位作者 王燕群 亢一澜 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2012年第4期66-69,共4页
盾构刀盘在掘进过程中受到周围环境的影响工作状态随时改变,文章通过将盾构刀盘掘进过程简化为刀盘刀具掘土作用,采用数值方法对刀盘掘进过程进行了全物理过程仿真,分析了地质参数、施工参数以及结构参数等影响因素对处于稳定工作状态... 盾构刀盘在掘进过程中受到周围环境的影响工作状态随时改变,文章通过将盾构刀盘掘进过程简化为刀盘刀具掘土作用,采用数值方法对刀盘掘进过程进行了全物理过程仿真,分析了地质参数、施工参数以及结构参数等影响因素对处于稳定工作状态的盾构刀盘切削力及扭矩等动态掘进载荷分布的影响。 展开更多
关键词 刀盘 掘进载荷 影响因素
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盾构在掘进过程中的力学分析与载荷预估 被引量：6
3
作者 张茜 曲传咏 +5 位作者 黄田 蔡宗熙 亢一澜 代斌 冷建忠 王燕群 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2012年第7期291-297,共7页
该文分析了盾构在掘进过程中的总载荷,将其分为基准载荷与掘进载荷,提出一种基于力学分析的可有效描述地质参数、操作参数及结构参数影响规律的盾构载荷计算方法。在计算掘进载荷时,建立了反映盾构刀盘与土体在掘进界面上耦合作用的刀... 该文分析了盾构在掘进过程中的总载荷,将其分为基准载荷与掘进载荷,提出一种基于力学分析的可有效描述地质参数、操作参数及结构参数影响规律的盾构载荷计算方法。在计算掘进载荷时,建立了反映盾构刀盘与土体在掘进界面上耦合作用的刀盘接触载荷近似计算模型。通过天津地铁工程的载荷实测数据与基于该文提出方法得到的载荷计算结果比对表明:该方法可用于估算盾构掘进过程中的总载荷,并可用于近似描述地质条件、操作状态及刀盘结构等重要工程参数对载荷的影响,为盾构设计及施工提供了一种可行的工程载荷计算手段。 展开更多
关键词 盾构 力学建模 基准载荷 掘进载荷 掘进进尺
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盾构刀盘仿真分析中掘进载荷施加方法研究
4
作者 陈明江 黄政 +1 位作者 王清扬 林赉贶 《建筑机械化》 2023年第8期39-42,共4页
盾构刀盘有限元分析过程中,载荷的施加是重要一环。不同的载荷施加方法计算结果差异较大,对刀盘的分析造成困难。本文针对土压平衡盾构工程,结合地质条件,通过理论计算刀盘所受推力和扭矩,分别提出载荷均布法、RBE2和RBE3绑定法三种载... 盾构刀盘有限元分析过程中,载荷的施加是重要一环。不同的载荷施加方法计算结果差异较大,对刀盘的分析造成困难。本文针对土压平衡盾构工程,结合地质条件,通过理论计算刀盘所受推力和扭矩,分别提出载荷均布法、RBE2和RBE3绑定法三种载荷施加方法。分析刀盘各部位形变及相关应力情况,对各种载荷施加方法进行了综合评价。结果表明,RBE3绑定法获得的刀盘分析效果更好。本文研究可为刀盘设计和分析提供指导。 展开更多
关键词 盾构 刀盘建模 掘进载荷 载荷均布法 REB2绑定法 REB3绑定法 有限元分析
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超大直径泥水盾构土岩交互地层掘进载荷计算与分析 被引量：2
5
作者 王凯 曾垂刚 李治国 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第5期873-881,共9页
为解决土岩交互地层超大直径泥水盾构推力、转矩参数设计取值与施工参数控制问题,提出土岩交互地层掘进载荷计算模型。根据泥水盾构特点分析载荷各分项组成,建立掘进载荷数学模型,基于土岩交互地层模型、刀盘几何模型对载荷计算模型进... 为解决土岩交互地层超大直径泥水盾构推力、转矩参数设计取值与施工参数控制问题,提出土岩交互地层掘进载荷计算模型。根据泥水盾构特点分析载荷各分项组成,建立掘进载荷数学模型,基于土岩交互地层模型、刀盘几何模型对载荷计算模型进行数值仿真,利用汕头苏埃通道基岩段施工数据对模型进行计算验证,分析基岩侵入高度、岩石强度、贯入度等影响因素对刀盘转矩的影响规律。计算分析结果表明:1)掘进载荷计算模型理论推力与实测值误差为-6.4%~5.6%,刀盘理论转矩与实测值误差为-9.5%~9.0%,模型具有较高的精度,可满足装备设计和工程应用的实际需要;2)随基岩侵入高度和贯入度增加,推力、转矩均增加,但转矩对岩石侵入高度、贯入度变化更灵敏;3)岩石单轴抗压强度每增加10 MPa,转矩约上升7%(强度在50~100 MPa,贯入度5 mm/r);4)在高贯入度下,刀盘转矩随岩石侵入高度的增加效应越显著;5)在刀盘1/2位置附近,岩石高度增量引起的转矩增加最为显著。建议在施工中根据地勘确定的基岩侵入高度、岩石强度、贯入度参数计算出对应的转矩,可作为施工中掘进控制参数。 展开更多
关键词 超大直径泥水盾构 掘进载荷 土岩交互地层 数学模型 数值仿真 推力 刀盘转矩
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基于互信息与支持向量回归的盾构掘进载荷预测方法研究 被引量：1
6
作者 周皓 刘尚林 +2 位作者 杨凯弘 周思阳 张茜 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期286-292,共7页
掘进载荷是盾构施工中的重要控制量,直接关系着施工安全与效率。通过对掘进载荷影响因素的分析,建立了一种基于工程实测数据分析的掘进载荷特征选择及预测方法。首先,对工程实测数据进行极值归一化预处理,以降低不同参数间量纲和量级的... 掘进载荷是盾构施工中的重要控制量,直接关系着施工安全与效率。通过对掘进载荷影响因素的分析,建立了一种基于工程实测数据分析的掘进载荷特征选择及预测方法。首先,对工程实测数据进行极值归一化预处理,以降低不同参数间量纲和量级的差异产生的支配性影响;其次,通过参数分析和基于互信息的特征选择选取主要的影响参数作为输入;最后,通过支持向量回归(support vector regression,SVR)建立掘进载荷的预测模型,并结合天津地铁9号线盾构施工工程案例检验其预测表现。结果表明,所建立的掘进载荷预测方法能够在工程实测数据包含的众多影响参数中筛选出少量关键特征,实现对掘进载荷的合理预测。研究结果可以为盾构掘进参数的调控提供参考,也为具有众多参数的工程实测数据的分析提供一种思路。 展开更多
关键词 盾构 工程实测数据 掘进载荷 特征选择 支持向量回归
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TBM装备掘进载荷的力学分析与功率建模 被引量：1
7
作者 成志飞 王立辉 +2 位作者 苏翠侠 周思阳 张茜 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2017年第12期1810-1815,共6页
硬岩隧道掘进机(Tunnel boring machine,TBM)是用于隧道一次成型的大型装备。为分析地质条件、掘进状态等关键工程因素对装备掘进功率的影响规律并建立预估模型,首先对装备掘进过程的力学特征进行分析,抓住影响装备掘进过程的主要因素,... 硬岩隧道掘进机(Tunnel boring machine,TBM)是用于隧道一次成型的大型装备。为分析地质条件、掘进状态等关键工程因素对装备掘进功率的影响规律并建立预估模型,首先对装备掘进过程的力学特征进行分析,抓住影响装备掘进过程的主要因素,推导出掘进推力和刀盘驱动扭矩表达式。基于输入能耗与载荷间的依存关系,建立了装备掘进功率的近似预估模型,并结合工程数据识别反映具体工况等因素的模型系数。进一步利用未参与建模过程的独立检验数据对所建立模型的有效性和适用性进行讨论。模型预测值与工程实测值的对比结果表明,建立的掘进功率近似力学模型能够综合反映操作参数、地质参数等关键因素的影响规律。 展开更多
关键词 TBM 掘进载荷 功率模型 力学分析
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不同参数下小口径地下管道挖掘机刀盘载荷分析
8
作者 陈延伟 王影杰 +1 位作者 张自强 王志强 《制造业自动化》 CSCD 2017年第5期73-77,共5页
刀盘是地下管道挖掘机的重要部件,研究刀盘掘进过程中不同参数对刀盘载荷的影响是刀盘设计的基础。文中基于ABAQUS/Explicit分析模块,采用Drucker-Prager土体本构模型,利用具有单元删除功能的剪切失效准则,建立刀盘切削土体的三维有限... 刀盘是地下管道挖掘机的重要部件,研究刀盘掘进过程中不同参数对刀盘载荷的影响是刀盘设计的基础。文中基于ABAQUS/Explicit分析模块,采用Drucker-Prager土体本构模型,利用具有单元删除功能的剪切失效准则,建立刀盘切削土体的三维有限元模型,研究刀具的结构参数对地下管道挖掘机刀盘切削力和切削扭矩的影响。研究表明:不同刀具前角情况下,切削扭矩和切削推力随着前角增大而减小;随着刀具宽度的增加,刀盘的最大推力和最大扭矩增大,平均推力和平均扭矩保持平稳,在刀具宽度为30mm时,刀盘的推力和扭矩最小;随着刀盘速度越大,刀盘平均推力和平均扭矩显著增大,是影响刀盘受力的主要参数。 展开更多
关键词 小型地下管道挖掘机 刀盘 掘进载荷 数值模拟
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盾构掘进系统的数字孪生构架体系研究 被引量：1
9
作者 吴贤国 刘俊 +2 位作者 陈虹宇 徐文 刘茜 《土木建筑工程信息技术》 2023年第4期105-110,共6页
盾构机掘进状态的准确预测和参数控制是盾构掘进系统管控的重点,针对这个问题,建立与掘进系统一致且同步的虚拟模型是解决问题的关键。为了实现对盾构掘进系统的智能管控,本文将能够实现虚实交互、适用于设备智能化的数字孪生技术引入... 盾构机掘进状态的准确预测和参数控制是盾构掘进系统管控的重点,针对这个问题,建立与掘进系统一致且同步的虚拟模型是解决问题的关键。为了实现对盾构掘进系统的智能管控,本文将能够实现虚实交互、适用于设备智能化的数字孪生技术引入盾构掘进系统中,依据掘进系统的相关需求,构建盾构掘进系统的数字孪生框架,通过虚拟模型和物理实体的实时映射实现信息交互,并依托于掘进系统服务应用层,设计了掘进载荷超前预测系统和盾构施工参数控制决策系统,为盾构掘进系统提供智能决策,实现盾构隧道掘进施工的智能管控。 展开更多
关键词 盾构机 数字孪生 智能管控 掘进载荷预测 施工参数控制
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量纲分析与工程数据挖掘结合的掘进总载荷建模 被引量：2
10
作者 张丽婷 张茜 +1 位作者 周思阳 刘尚林 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1121-1129,共9页
近年来,越来越多的工程装备实现了施工过程中多维数据的检测与收集。同时,通过数据挖掘建模来实现工作参数的优化调控已成为一种发展趋势。如何将数据挖掘过程与所研究问题的内在机理结合,建立具有一定物理可解释性的参数预测模型并提... 近年来,越来越多的工程装备实现了施工过程中多维数据的检测与收集。同时,通过数据挖掘建模来实现工作参数的优化调控已成为一种发展趋势。如何将数据挖掘过程与所研究问题的内在机理结合,建立具有一定物理可解释性的参数预测模型并提高其泛化性,是该研究领域的难点问题之一。以全断面隧道掘进机的掘进总推力和总扭矩为研究对象,提出一种量纲分析与工程数据挖掘相结合的参数建模方法。该方法从各影响参量的物理力学本质出发,分析其中需要满足的量纲制约关系,构建具有一定可解释性和泛化性的显式模型框架,在其约束下进行工程数据挖掘建立定量预估模型。对模型在不同工况、不同工程中的预测效果进行评估,结果表明,提出的方法可以实现2类典型工况下的总推力和总扭矩建模,其计算结果在不同工程中均具有较好的适用性与预测准确度,模型可显示反映参量间的非线性影响关系。定量模型可为掘进机施工中的参数优化调控提供参考。同时,这种量纲分析与工程数据挖掘相结合的建模方法为工程装备的多参量数据挖掘建模提供了一种新思路。 展开更多
关键词 全断面隧道掘进机 性能参数预测建模 掘进总载荷 量纲分析 工程数据挖掘
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