复杂地质条件下TBM撑靴液压缸导向铜套微动损伤分析

来源：机械工程学报杂志2018年第1期北京时间：

作者：余海东, 李琳, 赵勇, 陶建峰

单位：1. 上海交通大学上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室 上海 200240;2. 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室 上海 200240

摘要：为分析硬岩掘进机的撑靴液压缸在强振动工作环境下内衬铜套断裂的损伤机理，建立考虑撑靴与围岩接触刚度、缸筒和活塞杆接触面处等效刚度和液压油等效刚度的撑靴液压缸系统的集中参数动力学模型。研究不同支撑刚度条件下，撑靴液压缸导向套和内衬铜套接触面的法向力、切向力、法向压缩量和切向滑移量的变化规律。基于Hertz理论，分析掘进机在不确定地质条件下掘进时导向套与内衬铜套界面之间的接触载荷分布规律。根据连续介质损伤力学建立了内衬铜套结构含损伤材料本构模型，以液压缸动力学模型得到不同接触刚度下的内衬铜套接触面处的微动载荷为初始条件，分析了撑靴液压缸的内衬铜套的损伤演化规律。结果表明随着支撑刚度的增大，切向力和切向滑移减小，损伤的萌生和演化速率降低。适当提高围岩和撑靴之间的接触刚度，降低撑靴液压缸导向铜套的损伤概率。

关键词：变载荷,撑靴液压缸,界面刚度,损伤演化,微动模型；

基金资助：国家重点基础研究发展计划（973计划，2013CB035403）和国家自然科学基金（51275292）资助项目。