基于多轴疲劳分析的硬岩掘进机刀盘裂纹抑制设计

摘要

硬岩掘进机刀盘在掘进过程中承受复杂多轴交变载荷，易诱发疲劳裂纹，严重影响设备安全与使用寿命。针对该问题，开展基于多轴疲劳分析的刀盘裂纹抑制设计研究。通过构建刀盘系统受力分析模型，计算其关键部位的等效应力分布与疲劳寿命，从材料选型与结构优化2个维度系统提出抗疲劳改进策略。在材料方面，优先选用高疲劳强度与韧性的合金材料；在结构方面，对应力集中区域进行局部加强与拓扑优化。试验结果表明，优化后的刀盘疲劳寿命显著提升，裂纹萌生与扩展得到有效抑制。研究成果为硬岩掘进机刀盘抗疲劳设计提供了可行路径，具有一定工程应用价值与参考意义。

关键词

掘进机 / 多轴疲劳分析 / 刀盘 / 裂纹 / 结构优化