盾构切刀切削过程热力耦合分 析
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机 械 设 计 与 制 造
１ ０ ０ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ＆ Ｍａ ｎｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
第 １ 期
２ ０ １ ４年 １月
盾构切 刀切 削过程 热力耦合分析
王艳宜 ， 谭 青 ， 夏毅敏 １ ， ２ ， 吕 丹
（ １ ． 中南大学 机电工程学院 ， 湖南 长沙 ４ １ ０ ０ ８ ３ ； ２ ． 中南大学 高性能复杂制造 国家重点实验 ， 湖南 长沙 ４ １ ０ ０ ８ ３ ； ３ ． 常德职业技术学院 机 电工程系 ， 湖南 常德 ４ １ ５ ０ ０ ０ ）
４ １ ５ ０ ｔ ： Ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｈ ｅ ａ ｔ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ， ｖ ａ ｒ ｉ ｔ ａ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｐ ｉ ｒ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｓ ｉ ｎ ｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ， ｉ ｔ ｔ ａ ｋ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ
切刀刀面、 后 刀面 温度 和 应 力 变化 不 同 ， 前 刀 面减 小 ， 后 刀 面增 加 。
关键词 ： 盾构 ； 切刀 ； 温度场； 热力耦合 ； 掘进参数 ； 几何参数
中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ６ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ９ ７ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ １ ０ ０ — ０ ４
摘
要： 根据热传 导理论、 弹性 力学变分原理及热应力理论 ， 并考虑 了切 刀材料热物理参数随温度的变化 ， 建立了切 刀切
削的温度场模型 。 结合 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ 和Ａ ｎ ｓ ｙ ｓ 软件 ， 对掘进参数和切 刀几何参数 对切刀在切 削过程 中的热一 应 力耦合 问题以 及掘进参数和切 刀几何参数对切 刀的温度场和热一 应力耦合场分布的影响进行 了研 究。 结果表 明： 切 削速度、 切 深以及切 刀前角都对盾构切刀切 削温度和应力有影响 ， 切 削速度 、 切刀前角的增加 ， 都会使 切削温度 和应 力增加 ； 切削速度 升高 ，
（ １ ． Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｌ Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｈ ｕ ’ ｎ ａ ｎ Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ４ １ ０ ０ ８ ３ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ