TBM刀具材料力學(xué)性能測(cè)試分析

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1、分類號(hào)：TH871單位代碼：10183研究生學(xué)號(hào)：2015414073密級(jí)：公開吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文（專業(yè)學(xué)位）TBM刀具材料力學(xué)性能測(cè)試分析TestandAnalysisofMechanicalPropertiesofTBMToolMaterials作者姓名：張孟琦類別：工程碩士領(lǐng)域（方向）：機(jī)械工程指導(dǎo)教師：趙宏偉教授企業(yè)導(dǎo)師：莊慶偉教授級(jí)高工培養(yǎng)單位：機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院2018年6月—————————————————————TBM刀具材料力學(xué)性能測(cè)試分析—————————————————————Testan

2、dAnalysisofMechanicalPropertiesofTBMToolMaterials作者姓名：張孟琦領(lǐng)域（方向）：機(jī)械工程指導(dǎo)教師：趙宏偉教授企業(yè)導(dǎo)師：莊慶偉教授級(jí)高工學(xué)位類別：工程碩士答辯日期：年月日本文工作得到以下項(xiàng)目資助1.國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)“材料力學(xué)性能原位測(cè)試儀器與軟件系統(tǒng)的研制開發(fā)”（2012YQ03007501），2012.10-2016.102.國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“接近服役條件下材料微觀力學(xué)性能原位測(cè)試新技術(shù)的研究”（51275198），2013.1-2016.12未經(jīng)本

3、論文作者的書面授權(quán)，依法收存和保管本論文書面版本、電子版本的任何單位和個(gè)人，均不得對(duì)本論文的全部或部分內(nèi)容進(jìn)行任何形式的復(fù)制Ｖ修改、發(fā)行、出租、改編等有礙作者著作權(quán)的商業(yè)性使用（但純學(xué)術(shù)性使用不在此限）。否則，應(yīng)承擔(dān)侵權(quán)的法律責(zé)任。吉林大學(xué)博士（或碩士）學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交學(xué)位論文，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，。獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體

4、，均己在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文°作者簽名：４＾日期：年月１日摘要TBM刀具材料力學(xué)性能測(cè)試分析隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)可持續(xù)發(fā)展認(rèn)識(shí)的加深，在科技發(fā)展時(shí)代進(jìn)步的同時(shí)，越來(lái)越多的人開始注重于研究如何在發(fā)展的同時(shí)更少的對(duì)周邊環(huán)境造成破壞。所以人們開始對(duì)已經(jīng)占有的空間進(jìn)行進(jìn)一步的開發(fā)與再利用，而地表環(huán)境已經(jīng)十分擁擠，難以進(jìn)一步開發(fā)，而空中的空間利用難度是地底空間利用難度的數(shù)倍以上，所以如何更加便捷快速的對(duì)地底空間進(jìn)行開發(fā)成了現(xiàn)在研究的重點(diǎn)內(nèi)容。TBM

5、硬巖掘進(jìn)機(jī)是較為常用的地下工程的施工機(jī)械，具有高效、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、安全、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，然而硬巖掘進(jìn)機(jī)造價(jià)不菲，其中的主要消耗部件滾刀刀圈更是占了成本的很大一部分，而且硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)的工作環(huán)境惡劣，經(jīng)常遇到高硬度強(qiáng)度以及高石英含量的巖石，還有高溫、低溫、浸水、浸油、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等各種復(fù)雜的物理環(huán)境，受到巨大的壓力、沖擊、震動(dòng)、扭轉(zhuǎn)等各種作用力。所以刀圈出現(xiàn)各種非正常損壞現(xiàn)象嚴(yán)重，如何提高刀具使用壽命成為了刀具材料研究的重中之重。本分從如下幾個(gè)部分對(duì)刀圈材料力學(xué)性能進(jìn)行了研究，分析了提高刀圈壽命的方法。（1）介紹了TBM硬

6、巖隧道掘進(jìn)機(jī)的研究背景與意義，總結(jié)了硬巖掘進(jìn)機(jī)與其刀圈的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)材料力學(xué)性能測(cè)試的發(fā)展歷程進(jìn)行了研究，并重點(diǎn)闡述了國(guó)內(nèi)外高溫壓痕測(cè)試裝置的發(fā)展與相關(guān)高溫壓痕試驗(yàn)的研究進(jìn)展。（2）在對(duì)本文中所應(yīng)用到的力學(xué)測(cè)試技術(shù)壓痕、沖擊、洛氏硬度試驗(yàn)的試驗(yàn)原理與方法分析的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了壓痕測(cè)試的經(jīng)典數(shù)據(jù)分析方法——Oliver-Pharr分析法及其數(shù)據(jù)分析處理過程。詳細(xì)闡述了本文試驗(yàn)材料的來(lái)源與其在不同試驗(yàn)中對(duì)應(yīng)的試件加工方法、準(zhǔn)則和相關(guān)注意事項(xiàng)。（3）詳細(xì)研究了壓痕試驗(yàn)的具體流程并對(duì)國(guó)產(chǎn)刀具材料進(jìn)行了從表面到心部

7、的硬度梯度與彈性模量梯度測(cè)試，隨后進(jìn)行了刀圈成分、沖擊韌性、洛氏硬度等相關(guān)輔助試驗(yàn)并與國(guó)外進(jìn)口刀圈Wirth刀圈進(jìn)行力學(xué)性能對(duì)比，分析了國(guó)內(nèi)外刀圈的性能差距。I（4）進(jìn)一步開展了高溫環(huán)境下刀圈的壓痕測(cè)試，得出了刀圈在溫度場(chǎng)為室溫到400℃的環(huán)境下刀圈的硬度隨溫度升高而增大，而彈性模量隨溫度變化不大的結(jié)論，輔助以掃描電鏡與能譜分析對(duì)高溫壓痕試驗(yàn)對(duì)壓坑的形貌進(jìn)行分析觀察，最后補(bǔ)充了一組小載荷的壓痕試驗(yàn)，分析了在小載荷下材料的力學(xué)性能變化。關(guān)鍵詞：TBM，盤型滾刀，刀具力學(xué)性能，納米壓痕，微觀力學(xué)性能IIABSTRAC

8、TTestandAnalysisofMechanicalPropertiesofTBMToolMaterialsAspeople'sawarenessofenvironmentalprotectionincreasesandtheirunderstandingofsustainabledevelopmentdeepens,whiletheeraofscientifican