TBM推进机构静刚度建模与灵敏性分析

针对大突变载荷、极限重载荷作用条件下TBM液压推进机构承载能力,研究TBM液压推进机构刚度性能及其灵敏性。所述方法将并联连接的每个液压推进缸支链的缸体、活塞及液压油视作串联连接的多柔体,建立了推进缸静刚度模型,并用有限元法验证了其有效性。然后,运用并联机构微分运动原理建立了机构运动学模型,建立了变形协调方程和动力兼容方程,得到了机构静刚度的关系式,并用有限元方法验证了其有效性。利用灵敏性分析法得到了机构刚度与结构尺寸以及位姿之关系,结果表明:机构楔形角、动平台大小对机构横向x轴、竖向y轴刚度以及纵向z轴转动刚度影响较大,横向x轴、竖向y轴刚度及其转向刚度分别相等;机构各向刚度偏差分布规律相同且随着纵向位移的增加而逐渐减小,其计算偏差不超过2%。

基于虚位移原理的盾构推进系统静刚度建模与灵敏性分析

推进系统是盾构机的重要组成部分,其刚度性能将影响盾构机的掘进和转向等功能。为获得盾构推进系统有效的参数化刚度模型,以期能够准确地描述盾构推进系统静刚度在全工作空间内的变化规律,研究其静刚度建模方法。构建盾构推进系统的物理模型并进行运动和力分析,通过材料力学公式构建了盾构推进缸的刚度模型,基于虚位移原理构造机构末端各方向变形与力或力矩之间的关系,运用叠加原理得出盾构推进系统总刚度矩阵计算式,使用有限元法验证所建静刚度模型的准确性,并对其进行灵敏性分析,为盾构推进系统的结构设计优化和研究分析提供理论基础。