摘要：盘形滚刀是硬岩隧道掘进机(TBM)破岩的主要工具,其切削性能直接影响掘进装备的掘进效率与工程安全性。通过查阅大量的国内外文献资料,综合分析现有TBM刀具切削性能试验台及刀具试验研究现状,研制了一种新型多功能盘形滚刀切削性能试验台,并借助试验台对滚刀破岩进行了试验研究。本文研究内容如下：(1)分析了滚刀静压、滚压和冲击滚压岩石时岩石破碎特性,结合岩石破碎特性和相关力学理论,总结了滚刀静压和滚压岩石力学模型。(2)采用ANSYS/LS-DYNA对滚刀静压、滚压和冲击滚压岩石进行了动态模拟,利用随机过程分析理论对滚刀载荷数据进行了时域和频域分析,揭示了滚刀破岩载荷的本质规律和随机特性,并结合理论计算结果,获得了滚刀切削性能试验台的加载技术指标。(3)依据试验台功能需求,提出了框架式滚刀切削性能试验台的总体设计方案；利用ANSYS软件对试验台的整体结构进行有限元分析,分析试验台薄弱和强度过剩环节,在此基础上对试验台薄弱部件进行可靠性分析,并对试验台进行应力应变测试,验证了静力学分析的正确性。(4)利用该试验台对滚刀静压、滚压和冲击滚压岩石进行了试验研究,记录岩石动态破坏过程,分析岩石宏观破坏现象,得到了岩石破碎块度分布规律以及滚刀破岩力学特性。