TBM機(jī)頭架焊接數(shù)值模擬與接頭金相組織分析.pdf

1、隨著我國(guó)大量隧道工程等基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的開(kāi)展，隧道掘進(jìn)施工技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，TBM（全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)）也得到了大力推廣，我國(guó)擁有巨大的TBM掘進(jìn)施工應(yīng)用市場(chǎng)，但是掌握TBM掘進(jìn)技術(shù)的企業(yè)單位少，TBM自主研發(fā)及制造水平還相對(duì)落后，對(duì) TBM重要零部件加工等核心技術(shù)的研究對(duì)TBM整機(jī)的制造至關(guān)重要。
　　本文研究對(duì)象是TBM機(jī)頭架，課題源于國(guó)家863資助項(xiàng)目“大直徑硬巖隧道掘進(jìn)裝備（TBM）的關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用（2012AA04

2、1801）”。機(jī)頭架是TBM刀盤(pán)的連接支撐件，是TBM掘進(jìn)過(guò)程中承受軸向推進(jìn)力及刀盤(pán)反扭矩的重要結(jié)構(gòu)件，機(jī)頭架屬于大型厚鋼板焊接箱體結(jié)構(gòu)，其焊接質(zhì)量直接影響TBM整機(jī)性能。本文通過(guò)對(duì)機(jī)頭架受力分析，對(duì)其典型 T型結(jié)構(gòu)焊接溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬、焊接接頭金相組織實(shí)驗(yàn)分析等方面進(jìn)行了深入研究，旨在為T(mén)BM機(jī)頭架制造工藝的制定和改進(jìn)提供理論支持。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）根據(jù)TBM掘進(jìn)原理及機(jī)頭架內(nèi)部的傳動(dòng)原理，計(jì)算機(jī)頭架在TBM掘

3、進(jìn)過(guò)程中的最大載荷，并對(duì)其進(jìn)行靜力學(xué)有限元分析。
　?。?）以機(jī)頭架靜力學(xué)有限元分析得出的應(yīng)力集中部位為研究對(duì)象，建立典型 T型結(jié)構(gòu)的焊接有限元模型，并設(shè)定材料熱力學(xué)性能參數(shù)、熱源模型、焊接數(shù)值模擬工藝參數(shù)，進(jìn)行焊接過(guò)程的數(shù)值模擬。
　　（3）利用單元生死技術(shù)，對(duì)多層多道焊縫填充、焊后冷卻過(guò)程的溫度場(chǎng)分布規(guī)律進(jìn)行數(shù)值分析，對(duì)焊縫、熱影響區(qū)、母材上關(guān)鍵點(diǎn)的熱循環(huán)曲線進(jìn)行討論，結(jié)合實(shí)際焊接的熱特性，分析其焊接溫度場(chǎng)數(shù)值模擬的準(zhǔn)確