基于數(shù)字化樣機(jī)技術(shù)的泥水盾構(gòu)管片拼裝機(jī)仿真研究.pdf

1、隧道是現(xiàn)代工程建設(shè)的一個(gè)重要部分，隧道建設(shè)使用的主要設(shè)備是全斷面掘進(jìn)機(jī)。管片拼裝機(jī)是全斷面掘進(jìn)機(jī)中的重要部件之一，是一種高效率、高精度、高智能的拼裝設(shè)備，是后配套設(shè)備中的一個(gè)關(guān)鍵子系統(tǒng)。它的主要任務(wù)是在隧道掘進(jìn)過程中，將預(yù)制好的鋼筋混凝土管片拼裝成隧道襯砌，來支撐和保護(hù)已經(jīng)開挖過的隧道，防止隧道塌陷。管片拼裝機(jī)的結(jié)構(gòu)性能和動(dòng)態(tài)特性影響著管片拼裝機(jī)的壽命、工作穩(wěn)定性以及管片的拼裝精度。我國在盾構(gòu)機(jī)的研發(fā)方面缺乏核心技術(shù)，生產(chǎn)的管片拼裝機(jī)性

2、能較差，與日本、美國、德國等發(fā)達(dá)國家相比有很大的差距。近年來，隨著盾構(gòu)機(jī)國產(chǎn)化的進(jìn)行，我國在管片安裝機(jī)的研發(fā)技術(shù)上取得了一些成果。
　　數(shù)字化樣機(jī)技術(shù)是建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上的一項(xiàng)重要技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展使數(shù)字化樣機(jī)技術(shù)快速成熟起來。數(shù)字化樣機(jī)技術(shù)能夠幫助工程師解決許多傳統(tǒng)方法不能解決的復(fù)雜問題，尤其是大型機(jī)械工作性能的分析預(yù)測(cè)和試驗(yàn)驗(yàn)證。利用數(shù)字化樣機(jī)技術(shù)可以節(jié)省大量時(shí)間和成本，所以它被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。
　　本

3、文以(φ)11.18m泥水平衡式全斷面掘進(jìn)機(jī)的管片拼裝機(jī)為研究對(duì)象，利用數(shù)字化樣機(jī)技術(shù)對(duì)管片拼裝機(jī)進(jìn)行仿真分析。分析了管片拼裝機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，并在此基礎(chǔ)上利用PRO/E三維建模軟件建立了管片拼裝機(jī)主要零部件的數(shù)字化模型，進(jìn)行了模型的裝配和干涉檢驗(yàn)，完成了拼裝機(jī)的數(shù)字樣機(jī)開發(fā)。然后通過接口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換將模型從PRO/E導(dǎo)入ADAMS中，進(jìn)行剛體動(dòng)力學(xué)仿真，得到平移驅(qū)動(dòng)力、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力矩、提升驅(qū)動(dòng)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(duì)0°、90°和180°三個(gè)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(duì)拼裝頭進(jìn)行有限元分析，得到三種工況下拼裝頭的應(yīng)力和變形，由此對(duì)拼裝頭進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供參考。最后基于ANSYS和ADAMS，建立管片拼裝機(jī)的剛?cè)狁詈夏Ｐ?，分別將拼裝頭和拼裝機(jī)大梁替換為柔性體，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析，研究拼裝頭和大梁的柔性變形對(duì)拼裝頭末端運(yùn)動(dòng)參數(shù)的影響，以及拼裝機(jī)的平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)大梁變形的影響;分析了不同貼片周