盾构机刀盘是我国装备设计制造领域的研究热点,随着隧道及地下交通的发展,盾构施工技术的应用日渐普遍。目前,国内尚没有完整的刀盘系统设计理论及设计流程,设计没有标准可依。同时,若采用不同的设计方法,设计出的盾构刀盘存在很大差异,面对服务于同一种地质的不同形式的刀盘,如何进行评价与分析,也是研究的热点和难点问题。本文在国家自然科学基金“盾构刀盘与岩土动态交互作用机理及刀盘系统设计理论研究(51105048)”资助下,进行刀盘设计理论以及评价方法的研究,具体工作如下:1.基于面向系统设计的产品7D设计规划法,对刀盘的设计及评价过程进行总体规划。从产品的设计思想、设计环境两方面进行外部规划;确立保证刀盘功能、满足掘进性能的设计目标;制定满足“用户需求-功能-性能-评价检验”的设计步骤;确定从刀盘功能角度以及刀盘设计流程角度制定的设计内容;选用适合的设计方法;从设计质量评价与检验方面规划设计完成后刀盘的评价。2.根据影响刀盘各结构参数与控制参数因子确定的先后顺序,确定刀盘设计步骤,采用理论分析方法,对刀盘的结构、刀具布局、控制参数等进行定量化设计。选取排土率、刀具寿命、挖掘面稳定性、刀盘扭矩、结构强度作为代表盾构机掘进性能的性能指标,以满足性能指标要求为标准,建立面向盾构机掘进性能的刀盘设计流程。以实际工程路段为例,利用该设计流程进行刀盘实例设计。3.利用模糊综合评价法,建立刀盘系统的评价模型。选取作为评价依据的性能指标,利用专家调查法确定各性能指标权重,得到模糊评价向量。利用仿真软件进行分析模拟,依据模拟结果得到性能指标的评价矩阵。采用四种模糊算子对模糊评价向量和评价矩阵进行运算,得到刀盘掘进性能的最终评价结果。