多场耦合载荷下的骨重建行为模拟

在适应性弹性理论的基础上，建立了关于多场耦合作用下骨的适应性重建行为的数学模型，用来研究骨组织的智能化重建问题．给出了压电骨质材料在受到轴向和径向力、电载荷和磁载荷作用下智能化重建的控制方程，分别用来分析骨组织的内部重建和表面重建问题．采用基于状态空间法得到的半解析解来分析复杂的非均匀骨质材料．并且首次将骨的内部重建和表面重建联合起来考虑，从而可以更好的模拟骨的重建行为．给出了不同载荷下，骨的智能化重建行为的具体算例，并且分析了径向压力、电场和磁场对骨的重建行为的影响．结果表明，电磁场等外界载荷对骨的重建行为有着显著的影响，这些效应可以被利用来更好地控制骨的重建行为．     

盾构在掘进过程中的力学分析与载荷预估

该文分析了盾构在掘进过程中的总载荷,将其分为基准载荷与掘进载荷,提出一种基于力学分析的可有效描述地质参数、操作参数及结构参数影响规律的盾构载荷计算方法。在计算掘进载荷时,建立了反映盾构刀盘与土体在掘进界面上耦合作用的刀盘接触载荷近似计算模型。通过天津地铁工程的载荷实测数据与基于该文提出方法得到的载荷计算结果比对表明:该方法可用于估算盾构掘进过程中的总载荷,并可用于近似描述地质条件、操作状态及刀盘结构等重要工程参数对载荷的影响,为盾构设计及施工提供了一种可行的工程载荷计算手段。     

基于动力稳定性的全断面岩石隧道掘进机刀盘临界推进速度研究

推进速度是全断面岩石隧道掘进机(Tunnel boring machine,TBM)的重要设计参数。其值过小将降低机械的掘进效率;过大将引起刀盘的大幅振动,导致联接螺栓超常松动、引起主轴承塑性变形与断裂,严重影响施工安全。为确定推进速度的临界值,引入非线性弹簧单元模拟破岩过程中滚刀与岩石的相互作用,采用有限元法对刀盘掘进过程进行动态仿真,得到了在不同岩层中掘进时保证刀盘动力稳定性的推进速度临界值。所得结果可为合理设计TBM推进速度,有效控制刀盘振动,减少振动破坏,提升TBM的地质适应性和施工安全性提供参考。     

TBM刀座焊缝疲劳可靠性分析

刀座焊接处是全断面岩石隧道掘进机(Full face rock tunnel boring machine,TBM)刀盘上最易发生疲劳破坏的部分。基于线弹性断裂力学,以裂纹疲劳寿命为基本变量,建立裂纹扩展可靠性模型,通过JC法计算刀座正面焊缝在不同滚刀实验载荷下的疲劳可靠性,并分析了不同因素对失效概率的影响。结果显示:中心滚刀刀座焊缝的失效概率比正滚刀小,正滚刀的失效概率随着安装半径的增大而减小;刀座焊缝失效概率随着初始裂纹深度的增大而显著增大,而临界裂纹深度的变化对失效概率的影响不大;裂纹形状比越大,刀座焊缝的失效概率越小。