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现代隧道技术 2015, Vol. 52 Issue (3) :144-149    DOI:
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某型复合盾构刀盘的有限元静动态特性分析与优化
(1中南大学地球科学与信息物理学院,长沙 410083;2中铁十六局集团有限公司,北京 101100;3石家庄铁道大学机械工程学院,石家庄 050043)
Static and Dynamic FEM Analyses and Optimization of a Mix-Shield Cutterhead
(1 School of Geoscience and Info-Physics, Central South University, Changsha 410083; 2 Chian Railway 16th Bureau Group Co. Ltd., Beijing 101100; 3 School of Mechanical Engineering, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043)
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摘要 盾构刀盘受力情况的研究可以为盾构施工选型、刀盘的优化设计提供依据。文章在对盾构刀盘进行受力分析的基础上,利用ANSYS有限元分析软件对东莞地区某型大直径盾构刀盘进行了静力学分析,得到了在复合地层工况下盾构刀盘的应力与变形情况;对刀盘进行模态分析,得到了刀盘的振动特性;对刀盘结构进行优化改进,改善了刀盘的受力情况。结果表明,该型盾构刀盘在复合地层施工过程中刀盘最大应力为251 MPa,低于屈服极限345 MPa;刀盘前6阶固有频率范围为38.803~64.842 Hz,满足强度和刚度要求,有利于在施工过程中控制地面沉降和保证施工的安全,同时也为隧道工程盾构选型提供了依据。
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周阳宗1
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关键词:   
Abstract: The study of force conditions of shield cutterheads can provide a basis for shield type selection as well as the optimal design of cutterheads. Based on the analysis of the force conditions of a shield cutterhead, a static analysis on the cutterhead of a large-diameter shield used in Dongguan city was performed using ANSYS and the stress and deformation of the shield cutterhead in mixed ground were obtained. The vibration performance of the cutterhead was obtained by a modal analysis, and theforce condition of the cutterhead was improved by optimization of the cutterhead structure. The results show that: 1) the maximum stress of this shield cutterhead is 251 MPa during shield construction in mixed ground, which is smaller than the yield limit of 345 MPa; 2) the inherent frequencies of the cutterhead at the first six orders range from 38.803 Hz to 64.842 Hz; and 3) it satisfies the requirements of strength and stiffness, thereby achieving ground settlement control and safety during the tunneling process.
KeywordsShield,   Cutterhead,   Statics analysis,   Modal analysis,   Optimization     
出版日期: 2014-06-12
基金资助:

基金项目:国家863高技术研究项目(2012AA041803);国家自然科学基金资助(51275321);河北省自然科学基金项目(E2015210058);河北省教育厅项目(YQ2013035).

作者简介: 作者简介:周阳宗(1977-),男,博士研究生,主要从事地质工程研究工作,E-mail:zyzong@sina.com.
引用本文:   
周阳宗1, 2, 聂羽飞3等 .某型复合盾构刀盘的有限元静动态特性分析与优化[J]  现代隧道技术, 2015,V52(3): 144-149
ZHOU Yang-Zong-1, 2 , NIE Yu-Fei-3 etc .Static and Dynamic FEM Analyses and Optimization of a Mix-Shield Cutterhead[J]  MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY, 2015,V52(3): 144-149
链接本文:  
http://www.xdsdjs.com/CN/      或     http://www.xdsdjs.com/CN/Y2015/V52/I3/144
 
没有本文参考文献
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