TBM液壓直管道振動穩(wěn)定性研究.pdf

1、硬巖掘進(jìn)機(jī)(TBM)是專用于硬巖地質(zhì)的、使隧道斷面一次開挖成型的大型工程機(jī)械，其工作過程中強(qiáng)振動問題非常突出。強(qiáng)振動會加劇其上的液壓管道的振動，極易引起管道的失穩(wěn)，產(chǎn)生大幅振動以及由非線性等因素所誘發(fā)的混沌運(yùn)動，嚴(yán)重影響管道系統(tǒng)的穩(wěn)定性和工作可靠性。為了提高管道在振動環(huán)境下的穩(wěn)定性，須對振動環(huán)境下管道的振動特性及穩(wěn)定性進(jìn)行深入研究。本文圍繞TBM液壓直管道系統(tǒng)，在理論模型和實驗等方面展開研究，主要工作為以下幾個方面:
　　1、基于

2、達(dá)朗伯原理和牛頓定理，建立了基礎(chǔ)振動作用下的管道非線性偏微分方程，對其進(jìn)行無量綱化及離散化，得到其一階常微分方程，利用等價線性化法將一階常微分方程進(jìn)行線性化處理，推導(dǎo)出等效固有頻率模型。
　　2、研究了基礎(chǔ)振動下液壓直管道的分岔特性及與等效固有頻率的相關(guān)性，結(jié)果表明，系統(tǒng)在基礎(chǔ)振動下具有非常復(fù)雜的動力學(xué)行為，包括多種形式的周期運(yùn)動、概周期運(yùn)動、混沌運(yùn)動;經(jīng)計算分岔與等效固有頻率相關(guān)性系數(shù)大于0.85。
　　3、基于等效固有頻

3、率模型研究了流體參數(shù)（流速、壓力）及結(jié)構(gòu)參數(shù)（管長、剛度、內(nèi)徑、壁厚）對管道失穩(wěn)的影響規(guī)律，并通過正交試驗對參數(shù)的影響順序進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，隨著流體參數(shù)、管長及內(nèi)徑的增大，等效固有頻率降低，越容易失穩(wěn)而發(fā)生分岔，隨剛度及壁厚的增加，等效固有頻率增大，管道越穩(wěn)定;內(nèi)徑及壁厚是影響等效固有頻率的最主要因素;在上述分析的基礎(chǔ)上對傳統(tǒng)管道選型方法進(jìn)行優(yōu)化，提出了適應(yīng)于基礎(chǔ)振動環(huán)境的新的選型準(zhǔn)則，并推導(dǎo)出了管道的安裝管長計算公式。