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TBM边缘滚刀破岩机理的数值研究

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【作者】 夏毅敏吴元郭金成田彦朝林赉贶卞章括

【Author】 XIA Yi-min;WU Yuan;GUO Jin-cheng;TIAN Yan-chao;LIN Lai-kuang;BIAN Zhang-kuo;State Key Laboratory of High Performance Complex Manufacturing,Central South University;Hunan Huayin Energy Technology Co.,Ltd.;

【机构】 中南大学高性能复杂制造国家重点实验室湖南华银能源技术有限公司

【摘要】 为研究刀刃角和不同被切削材料对全断面硬岩掘进机(TBM)边缘滚刀破岩机理的影响规律,基于二维离散单元法,利用UDEC仿真软件建立了一系列边缘滚刀破岩数值模型,对边缘滚刀作用下被切削体内部裂纹生成、扩展和破碎过程进行数值模拟。仿真结果表明:张拉破坏是滚刀破岩时裂纹生成与扩展的主要原因;对于不同刀刃角的边缘滚刀接近弧面下端的斜裂纹长度要比弧面上端的长;大理岩裂纹扩展能力和破岩效率均随刀刃角的增大先增大后减小,因此对于硬岩刀刃角不宜过小也不宜过大;随着被切削材料强度增大,裂纹扩展越不充分,裂纹扩展能力和破岩效率均降低;与其他材料相比,TBM边缘滚刀对大理岩破坏损伤范围最小,破岩效率最低。最后通过实验和工程数据验证了仿真方法的正确性和可行性。

【关键词】 TBM边缘滚刀破岩机理裂纹扩展
【基金】 国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2013CB035401);国家高技术研究发展计划(863)资助项目(2012AA041803);国家自然科学基金资助项目(51074180)
  • 【DOI】10.13225/j.cnki.jccs.2013.0177
  • 【分类号】TD401
  • 【被引频次】14
  • 【下载频次】722
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