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工程设计学报
工程设计学报  2015, Vol. 22 Issue (3): 230-235    DOI: 10.3785/j.issn. 1006-754X.2015.03.005
建模、分析、优化和决策     
基于CEL法的EPB切刀切削土体仿真分析
卿启湘，杨  会，刘  杰，魏复超
湖南大学 机械与运载工程学院，湖南 长沙 410082
Simulation analysis on cutting soil for cutter of EPB based on CEL method
QING Qi-xiang， YANG Hui， LIU Jie， WEI Fu-chao
College of Mechanical and Vehicle Engineering， Hunan University， Changsha 410082， China
 全文: PDF(1618 KB)   HTML
摘要： 针对盾构机切刀切削土体仿真收敛困难、仿真结果震荡严重等复杂非线性问题，利用大型非线性有限元软件建立切刀切削土体有限元模型，并利用欧拉-拉格朗日耦合法(CEL法)对模型进行求解．利用CEL法得出的切削力大小约为80N，单元失效法（EF法）和自适应网格划分法（ALE法）的结果均约为50N，而利用理论公式计算出切削力大小约为78N，即文中方法结果更接近理论解．且发现CEL法得到的切削力比EF法和ALE法得到的结果收敛快、震荡小．最后，通过研究有限元网格大小对仿真结果的影响，发现CEL法相对于EF法和ALE法对网格大小敏感性低，一定程度上提高了切削土体计算效率．总之，所提出方法更适合工程实际中盾构机切刀切削土体仿真分析．
关键词： CEL法;  复杂非线性;  切削;  网格大小;  敏感性    
Abstract: In order to solve the complex nonlinear problems of convergence difficulties and severe concussions on cutting soil simulation for EPB cutter, a cutting finite element model was established based on the large-scale nonlinear finite element software and solved by using CEL method. The cutting force was about 80N when using CEL method, while the force was about 50N using the method of EF and ALE. So the result obtained via CEL method was closer to the theoretical result which was 78N and the result was less shocked also. Finally, it was also found that CEL had lower sensitivity to the grid size than EF and ALE by studying the influence of the finite element mesh size on the simulation results, which might contribute to improving the cutting efficiency. In summary, the proposed method is more suitable for the practical engineering situation.
Key words: CEL    complex nonlinearity    cutting    mesh size    sensibility
收稿日期: 2014-11-09 出版日期: 2015-06-28
基金资助:

国家科技支撑计划项目（2012BAH09B02）
作者简介: 卿启湘（1963—），男，湖南邵阳人，副教授，从事结构设计与有限元仿真研究，E-mail：qixiangcn@163.com.
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引用本文:

卿启湘，杨 会，刘 杰，魏复超. 基于CEL法的EPB切刀切削土体仿真分析[J]. 工程设计学报, 2015, 22(3): 230-235.

QING Qi-xiang， YANG Hui， LIU Jie， WEI Fu-chao. Simulation analysis on cutting soil for cutter of EPB based on CEL method. Chinese Journal of Engineering Design, 2015, 22(3): 230-235.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/10.3785/j.issn. 1006-754X.2015.03.005    或    https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/Y2015/V22/I3/230

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