【摘 要】
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研究主动振动激励对盾构刀盘掘削的推进力及扭矩的影响。在加振动激励影响下,刀具与土体接触状态变化和土体结构参数不稳定,实现了盾构刀盘振动掘削减阻的效果。在数值模型中
【机 构】
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浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室;
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目(51375456)
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研究主动振动激励对盾构刀盘掘削的推进力及扭矩的影响。在加振动激励影响下,刀具与土体接触状态变化和土体结构参数不稳定,实现了盾构刀盘振动掘削减阻的效果。在数值模型中,土壤失效采用Drucker-Prager破坏准则,利用LS-DYNA软件建立了刀盘掘削土壤有限元动力学模型。刀盘在推进和圆周旋转方向分别施加主动余弦激振,对掘进过程中的刀盘推进力及扭矩曲线做了数据分析。结果表明,在旋转方向施加主动振动,掘削阻力随振幅增加而减少,能耗随振幅增加而增加。在16组正交试验中推进力、扭矩、能耗均减少。单独在旋转方向施加21.2×10-3 rad振幅,15 Hz的余弦激励可以实现推进阻力减少24.4%,扭矩减少22.3%,能耗增加4.3%。同时在推进方向施加0.254 mm振幅,10 Hz振动频率和旋转方向6.36×10-3rad以及20 Hz振动频率下,推进力减少1.3%,扭矩减少6.5%,能耗减少1.5%。
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