TBM刀盘分体结构参数化优化设计方法

为了寻找全断面岩石掘进机(TBM)刀盘分体最优的设计参数,文章采用了一种分体结构参数化优化设计方法。首先,考虑了分体在刀盘系统中的耦合关系,建立TBM刀盘系统多自由度耦合动力学模型,并对模型求解得到各分体的各向振动响应,通过对4个分体的响应进行分析比较得到振动稳定性最差的分体结构,并对其进行有限元分析,将仿真结果进行参数化,得到加载时分体相应的结构尺寸数据、总体变形数据。最后,进行Pearson相关分析提取主要影响参数,通过数值分析得到各主要参数的最优参数区间,由此得出结论:①当考虑刀盘各分体与中心体的耦合关系时,分体轴向振动位移幅度最大;②前后面板间距和筋板厚度对分体的变形和稳定性影响较大;③当前后面板间距与刀盘直径的比值在19.4%~19.7%范围内,且筋板厚度与刀盘直径比值在0.6%~0.79%范围内时,刀盘分体结构变形最小,稳定性最好,为刀盘分体的结构设计和优化提供了有效的理论依据。