基于數(shù)字化樣機技術的泥水盾構管片拼裝機仿真研究.pdf

1、隧道是現(xiàn)代工程建設的一個重要部分，隧道建設使用的主要設備是全斷面掘進機。管片拼裝機是全斷面掘進機中的重要部件之一，是一種高效率、高精度、高智能的拼裝設備，是后配套設備中的一個關鍵子系統(tǒng)。它的主要任務是在隧道掘進過程中，將預制好的鋼筋混凝土管片拼裝成隧道襯砌，來支撐和保護已經(jīng)開挖過的隧道，防止隧道塌陷。管片拼裝機的結構性能和動態(tài)特性影響著管片拼裝機的壽命、工作穩(wěn)定性以及管片的拼裝精度。我國在盾構機的研發(fā)方面缺乏核心技術，生產(chǎn)的管片拼裝機性

2、能較差，與日本、美國、德國等發(fā)達國家相比有很大的差距。近年來，隨著盾構機國產(chǎn)化的進行，我國在管片安裝機的研發(fā)技術上取得了一些成果。
　　數(shù)字化樣機技術是建立在計算機技術基礎上的一項重要技術，計算機技術的迅速發(fā)展使數(shù)字化樣機技術快速成熟起來。數(shù)字化樣機技術能夠幫助工程師解決許多傳統(tǒng)方法不能解決的復雜問題，尤其是大型機械工作性能的分析預測和試驗驗證。利用數(shù)字化樣機技術可以節(jié)省大量時間和成本，所以它被廣泛地應用于各個領域。
　　本

3、文以(φ)11.18m泥水平衡式全斷面掘進機的管片拼裝機為研究對象，利用數(shù)字化樣機技術對管片拼裝機進行仿真分析。分析了管片拼裝機的結構和工作原理，并在此基礎上利用PRO/E三維建模軟件建立了管片拼裝機主要零部件的數(shù)字化模型，進行了模型的裝配和干涉檢驗，完成了拼裝機的數(shù)字樣機開發(fā)。然后通過接口數(shù)據(jù)轉換將模型從PRO/E導入ADAMS中，進行剛體動力學仿真，得到平移驅動力、旋轉驅動力矩、提升驅動力以及提升油缸尾端和拼裝頭末端的載荷變化曲線;

4、通過對0°、90°和180°三個極限貼片角度下的仿真，得到了拼裝頭末端的最大載荷。將載荷作為邊界條件，對拼裝頭進行有限元分析，得到三種工況下拼裝頭的應力和變形，由此對拼裝頭進行結構分析，為結構優(yōu)化提供參考。最后基于ANSYS和ADAMS，建立管片拼裝機的剛柔耦合模型，分別將拼裝頭和拼裝機大梁替換為柔性體，進行動力學仿真分析，研究拼裝頭和大梁的柔性變形對拼裝頭末端運動參數(shù)的影響，以及拼裝機的平移和旋轉運動對大梁變形的影響;分析了不同貼片周