基于蒙特卡羅方法盾構刀盤的結構可靠性分析

摘要：盾構刀盤承擔開挖土體作用，在整個掘進過程中刀盤工作環境惡劣，受力情況比較復雜，在考慮輸入參數（如刀盤載荷、材料屬性等）不確定性因素的基礎上，對刀盤可靠性進行了研究，研究刀盤在不確定性因素的作用下刀盤結構的可靠性。該文首先通過三維建模軟件Pro/E對盾構機刀盤進行建模，然后將模型導入到有限元軟件ANSYS中，采用蒙特卡羅有限元方法對刀盤的可靠性進行分析，考察刀盤結構可靠性，確定刀盤的失效概率及影響其失效的顯著因素。

關鍵詞：盾構刀盤 可靠性 蒙特卡羅方法 ANSYS

中圖分類號：U455.39 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（b）-00-03

隨著人們對地下空間開發和利用，地下施工設備也在迅猛發展。作為地下施工的主要設備的盾構機正廣泛的應用于各類城市的地鐵、公路隧道、過江隧道及城市給排水系統的施工中[1]。

盾構刀盤作為盾構機的關鍵功能部件承擔開挖土體作用，在整個掘進過程中刀盤工作環境惡劣，受力情況比較復雜，因此具有較高使用壽命刀盤對整個施工具有重要的影響[2]。

目前國內周奇才、劉義[3-4]等人對盾構刀盤的結構強度和振動方面已有了較為廣泛的研究，得到刀盤了的應力、應變云圖及各階振型。但所其對刀盤定義材料屬性和施加的載荷為常量，沒有考慮輸入參數的不確定性，無法獲知在不確定因素影響下，刀盤的失效概率及是否具備良好的工作可靠性。

該文采用蒙特卡羅有限元方法對刀盤的可靠性進行分析，考察刀盤結構可靠性，確定刀盤的失效概率及影響其失效的顯著因素。……