考虑摩擦生热效应的泥水盾构刀盘热 结构耦合分析

在泥水盾构掘进过程中,刀盘与土体间的摩擦生热效应产生大量热量,导致渣土“烧结”固化,加重泥饼问题,同时过高的热应力也会对刀盘结构造成损伤。利用Solidworks软件建立泥水盾构刀盘三维几何模型,考虑刀盘与土体的相对滑移,基于ANSYS Workbench平台,计算由于摩擦生热引起的刀盘温度场及应力场时空演变规律。结果表明：刀盘应力场与温度场的空间分布规律具有一致性,刀盘外边缘及与牛腿柱相连接的面板附近存在应力集中现象,同时温度较高;摩擦生热效应会导致刀盘应力不断增长,随着刀盘温度上升,高应力区域存在扩大趋势;随着刀盘旋转,刀盘最大温度及平均温度随时间线性增长,刀盘最大温度每秒上升6.35℃,而刀盘平均温度每秒上升约0.019℃。