《典型掘進裝備關鍵部件壽命狀態的力學診斷與檢測儀器》是依託天津大學，由亢一瀾擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：典型掘進裝備關鍵部件壽命狀態的力學診斷與檢測儀器
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：亢一瀾
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
掘進裝備是隧道與地下工程建設中必需的重大技術裝備，開展相關的科學測量儀器研製，服務於裝備製造中的科學研究與技術提升具有重要的科學意義與套用前景。本項目針對典型掘進裝備關鍵易損部件刀盤刀具的壽命與失效問題開展檢測技術與分析理論研究，研製相應的診斷與檢測儀器。包括，研製實驗力學綜合測試系統，開發專用感測器和信號無線網路傳輸技術，實現地下環境和複雜工況下部件全壽命過程的力學量即時測量，突破現有的開關閾值通斷測量、單點測量、有線傳輸等技術瓶頸；建立集測試技術、力學建模、智慧型分析與預警門限等技術為一體的整體化儀器設計新框架，提出基於能效分析的部件剩餘壽命模型，結合即時測量信息，對整體結構與關鍵部件壽命狀態與故障進行診斷；通過多學科技術交叉，將分析軟體系統與即時力學量測量技術集成，研製具有自主智慧財產權的可以實現地下複雜環境中關鍵部件刀盤刀具壽命過程力學信號感知/傳輸/診斷的分析系統與檢測儀器。
結題摘要
結題報告摘要 大型全斷面掘進裝備是國家基礎設施建設與資源開發的巨型重載裝備，目前我國已經成為世界上地下施工最多，掘進裝備需求最大的國家。盾構裝備製造技術要求高，施工中事故風險大，我國在該領域起步晚，基礎薄，圍繞盾構裝備製造中關鍵技術開展相關的基礎與套用基礎研究具有重要意義。本項目以研製刀具刀盤系統 安全檢測技術與檢測儀器為目標，採用測量器件研製、實驗驗證、數值仿真、力學建模相結合的研究方法，研究大型全斷面掘進裝備刀具系統的運行狀態安全監測關鍵技術。從刀具磨損狀態檢測專用感測器設計入手，繼而開展信號無線傳輸技術、感測器布局等關鍵技術研究，以及力學建模與智慧型分析等方法研究工作。主要研究成果包括： 1、提出了掘進界面載荷解耦計算方法，給出了刀具/刀盤載荷分布規律，建立了綜合考慮地質、掘進、結構因素的掘進載荷預測模型，比傳統經驗公式方法預測的準確範圍提高了2-3倍。結合掘進力學特性的全規模數位化實驗分析，建立刀盤刀具系統的感測器最佳化布局方法； 2、發明了適應地下泥水、高電磁場等施工環境的幾類磨損專用感測器，研製了適應地下施工環境的電路設計、信號轉換、結構密封、可靠性標定等關鍵技術，其中刮刀芯柱電位式專用感測器將磨損量由目前30mm閾值測量提升到精度1 mm連續量測量，超過了國際上同類感測器技術水平； 3、基於磨損演化過程的試驗研究及實測數據分析，對刀具磨損演化規律給予力學表征，建立刀具磨損狀態判別的能量方法與預估模型，實現關鍵部件壽命與失效過程的力學建模與智慧型分析，在此基礎上編制了便於工程套用的盾構掘進載荷與效能分析軟體。 4、研製了盾構刮刀磨損無線監測裝置，設計了無線傳輸、恆流放大等專用技術模組，解決了地下泥水、高強電磁場、旋轉刀盤與密封艙環境下無線信號穩定傳輸的問題，形成一體化的掘進狀態下刀具磨損狀態測量技術與裝置，並進行工程實踐套用，首次實現了刮刀磨損連續、可靠、實時、無線測量。 項目成果的科學意義在於將基礎研究與高端裝備製造中的關鍵核心技術研製相結合，將成果用於解決行業中遇到的複雜工況下載荷分析與關鍵力學量測量兩個難題，並研製出便於實際套用的軟硬體系統。項目成果從提高盾構裝備製造水平以及減小施工中檢測成本和減小事故風險三個方面體現了基礎研究所產生的間接經濟效益和重要社會意義，提高了我國盾構裝備製造領域中的檢測技術水平。
