盾构刀盘振动掘削动力学建模与仿真研究
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期刊：
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通讯作者：
乔欣
中科院分区：
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作者：
蒋建东;章恩光;赵颖娣;李聪聪;乔欣
本文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21.2e-3rad振幅，15hz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4.5%。同时在推进方向施加0.254mm振幅，10hz振动频率和旋转方向6.36e-3rad以及20hz振动频率下，推进力减少1.3%，扭矩减少6.3%，能耗减少1.2%。