徐孜军
- 作品数：10 被引量：184H指数：7
- 供职机构：中南大学机电工程学院更多>>
- 发文基金：国家重点基础研究发展计划国家自然科学基金湖南省科技重大专项更多>>
- 相关领域：建筑科学交通运输工程自动化与计算机技术机械工程更多>>
- 盾构切刀顺次破岩机制的数值模拟研究被引量：6
- 2013年
- 在对盾构切刀顺次破岩实际工况提出合理简化的基础上,从岩土细观角度出发,采用颗粒离散元法建立了切刀破岩的二维数值模型,研究了两把盾构切刀顺次作用下的破岩机制和影响因素,并通过试验对切刀破岩过程中切屑堆积现象及破岩力学特性进行了验证。研究表明,刀具尖端的破坏作用最为明显;切削岩石时切削力随着切削行程不断波动,水平切削力大于垂直切削力;不同于单刀切削,切刀顺次作用时前刀刮过的岩面留下了大量残余裂纹,使得后刀所受的切削力减小;从切削性能来看,随着切削深度的增加,岩石破碎块度不断增大,切削力和裂纹数迅速增加,说明切深与切削力密切相关;切削试验观测到了切屑在前刀面堆积和切削力的波动现象,与数值模拟具有较好的一致性。
- 徐孜军谭青夏毅敏易念恩朱逸刘川
- 关键词：盾构切刀破岩颗粒流程序数值模拟
- 盾构切刀作用下岩石动态响应机制的数值模拟研究被引量：21
- 2013年
- 为了研究盾构切刀作用下岩石的动态响应机制,从岩土细观角度出发,采用颗粒离散元法建立了岩石与切刀的二维数值模型,并对切刀破岩过程的影响因素进行分析。研究表明:切刀切削岩石的过程,是由数个小剪切和一个大剪切所组成的、不断循环的过程,它造成了切削力随着切削行程的不断波动;刀具尖端的破坏作用最为明显;切削力和裂纹数随着切削行程不断增大,裂纹的生成和扩展需要更大的切削力;从切削性能来看,正前角时岩屑更容易排出,切削效率更高;对切削力和裂纹数进行统计分析发现,切深比切削速度对破岩的影响更为显著。
- 谭青徐孜军夏毅敏李建芳朱逸刘川
- 关键词：盾构切刀破岩颗粒离散元数值模拟
- 2种切削顺序下TBM刀具破岩机理的数值研究被引量：36
- 2012年
- 为研究切削顺序对全断面岩石掘进机(TBM)刀具破岩机理的影响,基于二维离散单元法,利用离散元仿真软件建立无围压条件下2把TBM刀具同时、顺次切削节理不发育岩石的仿真模型。在此基础上设计1组数值试验,模拟TBM刀具在不同刀间距下分别以这2种方式切割岩石时,岩石裂纹生成、扩展和岩石破碎块形成的全过程。最后,利用滚刀回转实验台对顺次加载方式下岩石的破碎模式进行验证。研究结果表明:切削顺序决定了岩石的破碎模式,但并不影响最优刀间距;当刀间距大于80mm时,顺次加载方式的破岩效率不再高于同时加载方式下的破岩效率;在2种加载方式下,岩石应力场的分布基本对称;破碎块的形成与侧向裂纹的交汇密切相关。
- 谭青徐孜军夏毅敏张魁
- 关键词：数值仿真
- 盾构机盘形滚刀垂向振动的建模、仿真与实验研究被引量：8
- 2013年
- 建立了海瑞克滚刀与实验滚刀三自由度的垂向振动模型,以实验滚刀为算例进行了分析,并以接近实际工况的锯齿形力作为输入,以实验的力和贯入度作为条件,利用MATLAB对振动模型进行了仿真。仿真表明盘形滚刀产生的振动是受迫振动,得到仿真振动量级很小,不会影响盘形滚刀的实际贯入程度,表明实验滚刀设计合理,抗振能力强。同时设计了实验台盘形滚刀固有频率测量系统,根据幅频特性曲线确定了盘形滚刀固有频率,振动模型的固有频率与实验结果相比较计算误差仅为8.2%,表明该振动模型能够较好地反映滚刀实际振动情况,利用该振动模型对实验滚刀垂向振动进行研究是可行的。
- 贺力克谭青易念恩王志富徐孜军
- 关键词：盾构机盘形滚刀垂向振动
- TBM多刀不同切削顺序破岩过程的数值研究被引量：1
- 2011年
- 为了研究不同切削次序对TBM刀具破岩过程的影响,基于2D离散单元法,利用离散元仿真软件建立了无围压条件下三把TBM刀具按不同次序截割节理不发育岩石的仿真模型.在此基础上设计了一组数值试验,成功地模拟出了TBM刀具在切割岩石时,岩石裂纹生成、扩展和岩石破碎块形成的全过程.仿真结果表明:不同时加载时所需的刀具临界应力更大;同时加载和顺次加载时存在两种不同的破碎模式,虽然破碎区都由侧向裂纹交汇而成,但破碎块的形状有所不同;三种加载方式下,应力的分布规律较相似,且岩石应力场沿中心刀基本对称.
- 谭季秋谭青夏毅敏徐孜军
- 关键词：数值仿真
- 盾构刀具破岩特性的数值模拟及实验研究
- 盾构在地下推进过程中会遇到各种不同地层，如淤泥、粘土、砂层、软岩及硬岩等，主要通过切刀、滚刀等切削类刀具破碎剥离岩土，刀具直接承受切削产生的突变载荷与冲击，其破岩状况直接关系到盾构机的掘进效率和可靠性，研究掘进过程中刀具...
- 徐孜军
- 关键词：工程机械盾构设备盘形滚刀机械设计
- 节理特征对TBM盘形滚刀破岩特性的影响被引量：18
- 2013年
- 为了研究节理特征对全断面岩石掘进机(TBM)盘形滚刀破岩机制的影响,从岩体细观尺度出发,基于颗粒离散元法建立不同节理强度、间距和倾角特征下盘形滚刀破碎中分化灰岩的数值模型,模拟TBM滚刀切削岩石时岩石裂纹生成、扩展和碎块形成的全过程,以及滚刀受力和岩石应力分布状态。研究结果表明:岩体中的节理面能改变裂纹扩展方式,阻隔损伤向节理面下的岩石传播,且低强度节理面阻隔损伤的能力较强;节理间距对岩碴的块状大小有较大影响,当节理间距减小时破岩效率升高;节理岩体存在3种基本的破碎模式,主要与节理倾角有关;当节理倾角为60°时,破岩比能耗最小,滚刀破岩效率达到最高值。
- 谭青朱逸夏毅敏徐孜军李建芳宋军华
- 关键词：盘形滚刀破岩颗粒离散元数值模拟
- TBM滚刀破岩动态特性与最优刀间距研究被引量：80
- 2012年
- 在对实际工况合理简化的基础上,从岩土细观角度出发,采用颗粒离散元法建立滚刀侵入岩体的二维模拟模型,研究双滚刀作用下岩体的动态响应机制,找出滚刀侵入过程中岩体裂纹、贯入度以及切削力三者的关系。在此基础上,通过数值模拟对常见切深下滚刀最优刀间距问题进行分析,得到不同切深下比能耗与刀间距的规律,并通过试验对双滚刀破岩过程中岩体动态特性以及最优刀间距问题进行验证,最后以工程实例验证研究结论。研究表明:仿真过程中,切削力随贯入度的变化与岩体的跃进破碎特性相一致,岩体破坏服从格里菲斯理论;较小切深下岩体为剪切破坏,较大切深下岩体发生拉应力破坏;切深为10 mm时比能耗有明显拐点,此时刀间距为100 mm;切深为6 mm时,60 mm刀间距下比能耗最小;切深小于2 mm时,实际工况下岩体不能产生贯穿裂纹。
- 谭青易念恩夏毅敏徐孜军朱逸宋军华
- 关键词：岩石力学破岩颗粒离散元
- 盘形滚刀破岩过程的数值研究被引量：37
- 2013年
- 为了研究全断面岩石掘进机盘形滚刀的破岩过程以及盘形滚刀的结构参数（刀刃宽、刀刃角）对滚刀破岩特性的影响，利用离散元方法建立岩石与盘形滚刀的二维数值模型，研究了滚刀侵入岩石过程中贯入度、切削力以及裂纹数三者的关系，在此基础上通过仿真得到滚刀结构参数与岩石破碎特性的规律。研究结果表明：裂纹的扩展与滚刀受到的切削力密切相关；破岩过程中切削力先增大后减小的循环模式，证实了岩石跃进破碎特性。在盘形滚刀作用下，岩石中的应力是向下、向四周无限扩展的对称的应力泡。滚刀刀刃作用区域，应力值最高，随着滚刀贯入度增加，最大应力减小；远离滚刀刀刃区域，应力呈应力泡形式逐层降低至0。选择滚刀刀刃宽在10～15mm之间，既避免滚刀受到的推力过大，又能提高滚刀的破岩效率；岩石破碎以滚刀刀刃下方向下发展裂纹的扩展为主，刀刃角在10°～20°之间，既能减少滚刀的磨损又能提高破岩效率。
- 谭青李建芳夏毅敏徐孜军朱逸张佳
- 关键词：盘形滚刀离散元法数值模拟
- 不同围压及切削顺序对TBM刀具破岩机理的影响被引量：38
- 2011年
- 在综合考虑围压及刀具切削顺序的前提下,利用二维离散单元法建立双把TBM刀具切削节理不发育岩石的仿真模型,模拟出岩石裂纹的生产与扩展全过程。根据获得的裂纹扩展形态以及破碎块形成规则,总结归纳出四种典型破碎模式,并从刀具破岩效率、岩石裂纹扩展能力以及岩石破碎块度三个方面对刀具破岩机理进行进一步研究。仿真结果表明:随着围压的增加,刀具的破岩效率与裂纹扩展能力降低;同时加载方式下破岩效率比先后加载方式要大,而裂纹扩展能力则刚好相反;岩石破碎块度与破碎模式有关。
- 张魁夏毅敏徐孜军
- 关键词：围压
