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盾构刀具破岩过程及其切削特性
  • ISSN号:1672-7207
  • 期刊名称:中南大学学报(自然科学版)
  • 时间:2011.4.4
  • 页码:954-959
  • 分类:TP391.9[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]中南大学机电工程学院教育部现代复杂装备设计与极端制造重点实验室,湖南长沙410083
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(“973”计划)项目(2007CB714002); 国家自然科学基金资助项目(51074180); 中国博士后科学基金特别资助项目(201003519); 湖南省科技重大专项(2010FJ1002); 长沙市科技重大专项(K1003149-11); 湖南省博士后基金资助项目(2009RS3023)
  • 相关项目:盾构刀群与岩土耦合作用机理及应用研究
中文摘要:

采用数值模拟技术并借助于大型有限元软件,选择在Ottosen四参数破坏准则基础上引入损伤因子的非线性弹塑性本构模型作为软岩的材料模型,建立盾构刀具切削软岩的二维简化模型,模拟破岩过程中裂纹的生成和扩展;建立三维有限元模型,分析切削力在整个切削过程中的变化,并通过试验验证仿真过程的可行性和有效性。研究结果表明:岩石的破碎过程和切屑的形成过程是由拉伸裂纹和剪切裂纹延伸而成;刀具的切削力与切削时间之间遵循波动变化关系,能够较真实地反映盾构刀具破岩过程中岩石的破碎动态响应过程;采用该方法研究刀具几何参数和切削参数对切削力的影响程度和趋势,为盾构刀具的最优化设计提供了参考依据。

英文摘要:

By means of simulating technology and functional finite element method,the nonlinear elastic-plastic constitutive model was chosen as the material model of soft rock based on the Ottosen four parameters failure criterion by introducing the damage factor.A simplified 2-D finite element model to simulate cracks generation and propagation in the cutting process was developed using finite element analysis.By building a 3-D finite element model,the change of cutting force during the whole cutting process was analyzed.The feasibility and effectiveness of the method were also verified by experiment.The influence and tendency of tool geometry and cutting parameters in cutting force were analyzed by finite element method.The results show that the fragmentation process of rock or chip formation is caused by the propagation of tensile and shear cracks.The cutting force and time follow a fluctuation variable relationship,which reflects the dynamic fragmentation response process of soft rock in fragmentation by shield cutter in practical.It provides reference for the further optimization design of shield cutter.

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期刊论文 27 会议论文 2 获奖 2 专利 9
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期刊信息
  • 《中南大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:中南大学
  • 主编:黄伯云
  • 地址:湖南长沙中南大学校本部
  • 邮编:410083
  • 邮箱:zngdxb@csu.edu.cn
  • 电话:0731-88879765
  • 国际标准刊号:ISSN:1672-7207
  • 国内统一刊号:ISSN:43-1426/N
  • 邮发代号:42-19
  • 获奖情况:
  • 首届全国优秀科技期刊评比一等奖,第二届全国优秀科技期刊评比一等奖,首届中国有色金属工业优秀科技期刊评比一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:20874