高品質(zhì)TBM用盤形滾刀刀圈研制.pdf

1、21世紀(jì)進(jìn)入地下空間開(kāi)發(fā)的鼎盛時(shí)期。從20世紀(jì)末期，盾構(gòu)施工法在地下空間開(kāi)發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用，而全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）更是起到了舉足輕重的作用。盤形滾刀刀圈為 TBM的關(guān)鍵部件，在使用過(guò)程中直接與巖層相作用，為工作過(guò)程中易磨損失效部件，消耗量較大，同時(shí)在工作過(guò)程中頻繁的換刀會(huì)顯著提高施工成本、延長(zhǎng)建設(shè)周期，因此，盤形滾刀刀圈要求具有較高的使用性能。目前，我國(guó) TBM用刀圈多依賴進(jìn)口，國(guó)外刀圈常以高價(jià)售于國(guó)內(nèi)，由于國(guó)產(chǎn)刀圈質(zhì)量低于國(guó)

2、外水平，使我國(guó) TBM用刀圈受制于人，制約著未來(lái)地下空間市場(chǎng)的發(fā)展。本文采用模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，展開(kāi)高質(zhì)量TBM用刀圈研發(fā)。本文的主要研究?jī)?nèi)容和成果如下：
　　1）完成國(guó)內(nèi)外刀圈解剖實(shí)驗(yàn)。對(duì)國(guó)內(nèi)外刀圈從用鋼的純凈度、力學(xué)性能、金相組織及低倍組織方面做了解剖分析，對(duì)比國(guó)內(nèi)外刀圈差異。結(jié)果表明：國(guó)外刀圈力學(xué)性能優(yōu)于國(guó)內(nèi)，同時(shí)國(guó)內(nèi)外刀圈制造工藝上也存在一定差異。
　　2）研究了實(shí)驗(yàn)用H13鋼熱變形行為。通過(guò)實(shí)測(cè)H13鋼應(yīng)力-應(yīng)

3、變曲線，建立了H13鋼高溫?zé)嶙冃畏匠?，同時(shí)根據(jù)繪制的熱加工圖及金相組織，得到H13鋼適宜的熱加工工藝窗口為1050~1200℃，應(yīng)變速率為0.01~1s-1，為實(shí)驗(yàn)過(guò)程中熱加工工藝的制定提供理論依據(jù)和參考。
　　3）完成了刀圈鍛造過(guò)程的模擬仿真、優(yōu)化設(shè)計(jì)與試制，同時(shí)對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行了解剖分析?；谒⒌腍13高溫本構(gòu)方程和實(shí)測(cè)H13鋼材料熱物性參數(shù)，對(duì)刀圈鍛造過(guò)程進(jìn)行了熱力耦合數(shù)值模擬，獲得了終鍛后應(yīng)力、應(yīng)變和溫度場(chǎng)的分布規(guī)律；研究