全断面岩石掘进机刀盘裂纹可靠性分析与计算

"基于裂纹失效区域的分体式刀盘可靠性计算 (2016年)" 本文主要探讨了全断面岩石掘进机（Tunnel Boring Machine, TBM）在工作过程中刀盘表面出现裂纹的问题，并提出了一种新的裂纹区域划分方法，以及以此为基础的可靠度计算模型。在TBM作业中，刀盘承受巨大的应力，容易产生裂纹，这对设备的性能和寿命构成了严重威胁。作者孙伟等人提出的方法首先根据刀盘的受力状况和结构特性，将刀盘表面划分为不同的危险区域，这些区域是裂纹最可能发生的部位。 雨流计数法被应用于获取刀盘各区域的应力幅值，这是一种统计方法，能够有效分析应力历史中的循环次数和幅度，对于评估疲劳损伤至关重要。接着，他们构建了一个以裂纹疲劳损伤累积为基础的可靠度计算模型，该模型考虑了裂纹的扩展形式，能更准确地预测刀盘的失效可能性。 以中天山隧道工程的TBM刀盘为例，研究者将刀盘划分为10个易于产生裂纹的区域。通过对TBM掘进4公里时的可靠度进行计算，结果与实际工程情况相吻合，验证了该模型的有效性。其中，刀座焊接处被发现是最易发生疲劳破坏的地方，因此，在设备维修时，必须采取针对性的措施来防止此处裂纹的扩展。 该研究对于理解和改善TBM刀盘的可靠性和耐久性具有重要意义，为TBM的设计、使用和维护提供了理论依据。通过优化刀盘设计和采取适当的预防措施，可以降低因裂纹导致的设备故障率，从而提高TBM的整体工作效率和安全性。同时，这也为其他受类似问题困扰的大型机械设备的可靠性分析提供了参考。 关键词：刀盘裂纹，可靠度，刀盘分区，应力幅值 中图分类号：TH113.1 文献标志码：A 文章编号：1005-3026（2016）08-1144-05 这项研究由国家自然科学基金（51375001）和国家重点基础研究发展计划项目（2013CB035400）资助，体现了我国在隧道工程技术和设备可靠性研究领域的深入探索与实践。