中国设备工程论文文库

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复合地层盾构滚刀磨损特性的多尺度研究

复合地层盾构滚刀磨损特性的多尺度研究

时间:2025-12-24 作者:肖聪,何涛,李贞,董鹏,刘洪斌
【摘要】针对盾构隧道施工中多因素耦合与岩性差异影响滚刀磨损的问题,本研究结合滚刀旋转切削实验与仿真分析,系统探究了法向推力 - 转速双因素及岩性对滚刀磨损特性的影响规律。研究结果表明,滚刀磨损量随法向推力和转速呈非线性增长;砂岩对法向推力敏感性达花岗岩的 1.99 倍,花岗岩对转速敏感性达砂岩的 1.25 倍,岩性差异主要受控于石英含量;法向推力与转速存在交互因子 β=1.42的协同增损效应;同时揭示了滚刀磨损机制以磨粒磨损为主。通过 APDL 编程将改进的 Archard 磨损模型(精度较传统模型提升 21.8%)集成至 Ansys 仿真平台,其仿真结果与实验数据的平均相对误差为 6.27%±1.86%,验证了仿真分析的有效性及可靠性,为复杂地层盾构掘进中滚刀寿命预测与掘进参数调控提供了理论支撑。
关键词:盘形滚刀;磨粒磨损;法向推力 - 转速耦合;有限元仿真;参数优化
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