作为隧道开挖的专用机械,TBM在隧道工程中被广泛应用。国内外学者对TBM的力学性能和结构设计都进行了大量研究,而有限元分析在这些研究中常作为重要的辅助手段。对于像TBM刀盘这类极为复杂的结构,有限元模型的构建往往要花费大量时间和精力。为此,本文采用ANSYS提供的APDL与VC++可视化编程技术相结合,开发了一套TBM刀盘有限元参数化建模与分析系统。首先,在不改变刀盘结构形态和特征尺寸的前提下,对细小和次要结构进行了合理简化,设置了能够反映刀盘系统结构特征和尺寸的61个可变参数。基于APDL开发了TBM刀盘系统有限元参数化建模程序,并指出了建模过程中应该注意的几个技术问题。其次,在编制刀盘建模APDL程序的基础上,开发了友好的人机交互界面,实现了VC++与ANSYS之间的数据传递,解决了输入几何参数的合理性甄别问题,建立了一套可视性良好的TBM刀盘有限元参数化建模与分析系统。通过对某型号直径4米TBM刀盘有限元模型的构建,验证了该系统良好的实用性、可靠性和便利性。最后,对该系统创建的刀盘模型在正常工作、极限承载及偏载工况下的强度进行了分析,得到了相应工况下刀盘的应力分布及变形情况。对比了所有计算工况下刀盘的倾覆力矩,结果表明,当所有滚刀均承载时,倾覆力矩与滚刀承力大小无直接关联;偏载越严重,刀盘倾覆力矩越大;刀盘下端承受偏载比其他部位承受偏载时更危险。这些信息对于改进刀盘设计具有一定参考价值。本文开发的TBM刀盘有限元参数化建模与分析系统,可在一定程度上解决TBM刀盘有限元模型构建重复、耗时、费力的难题,减轻TBM刀盘系统有限元分析的前期工作量,缩短结构分析和设计周期。