盾构机液压长管道振动模态分析与试验研究的中期报告.pdf

盾构机液压长管道振动模态分析与试验研究的中期

报告

中期报告

摘要

本文介绍了盾构机液压长管道振动模态分析与试验研究的中期进展。

首先，采用有限元方法建立了盾构机液压长管道的三维有限元模型，对

其进行了振动模态分析，并得到了其前几个振动模态的频率和振型。然

后，搭建了液压长管道试验平台，通过试验研究了液压长管道在不同工

况下的振动特性，并与理论分析结果进行了比对。最后，对试验结果进

行了分析，总结了试验得到的结论，并提出了下一步的研究方向。

关键词：盾构机；液压长管道；振动模态分析；试验研

Abstract

Thispaperintroducesthemid-termprogressoftheresearchon

vibrationmodalanalysisandexperimentalstudyofhydrauliclong

pipelinesforshieldtunnelingmachines.Firstly,thethree-dimensional

finiteelementmodelofthehydrauliclongpipelineoftheshield

tunnelingmachineisestablishedbyusingthefiniteelementmethod,

andthefrequencyandvibrationmodeofthefirstfewvibrationmodes

areobtainedbyvibrationmodalanalysis.Then,ahydrauliclong

pipelinetestplatformisbuilt,andthevibrationcharacteristicsofthe

hydrauliclongpipelineunderdifferentworkingconditionsarestudiedby

experiments,andtheresultsarecomparedwiththetheoreticalanalysis

results.Finally,theexperimentalresultsareanalyzed,theconclusions

obtainedfromtheexperimentsaresummarized,andthenextresearch

directionisproposed.

Keywords:shieldtunnelingmachine;hydrauliclongpipeline;

vibrationmodalanalysis;experimentalstudy

1.研究背景

盾构机是一种地下建筑机械，由于其工作环境的特殊性，导致其使

用的液压管路长度很长，存在较大的管道振动问题，严重影响盾构机的

正常工作。因此，对盾构机液压长管道进行振动模态分析和试验研究具

有重要的理论意义和实际应用价值。本文介绍了盾构机液压长管道的振

动模态分析和试验研究的中期进展。

2.盾构机液压长管道的振动模态分析

建立完整的盾构机液压长管道的三维有限元模型，并对其进行振动

模态分析。采用ANSYS有限元分析软件，将盾构机液压长管道分为多个

有限元单元，建立了盾构机液压长管道的三维有限元模型。

在模态分析的过程中，先求解其前几个振动模态的频率和振型，并

进行分析。得到了前几个振动模态的频率和振型如下表所示。

表1盾构机液压长管道的振动模态分析结果

振动模态频率（Hz）振型

15.33弯曲

234.49扭转

395.17扭曲

4165.05弯曲

由表1可知，盾构机液压长管道的振动模态多样，频率分布广泛，

需要进行进一步的试验研究。

3.盾构机液压长管道的试验研

在盾构机液压长管道试验平台上搭建了三段不同长度的液压长管道

模型，分别为2m、3m和4m。通过对长管道的不同长度进行试验，研

其振动特性，并和理论分析结果进行比较。

在试验中，通过改变水压和流量等参数，模拟不同工况下的振动特