[发明专利]复合型土压平衡盾构刀盘CAD系统

权利要求书

1.一种复合型土压平衡盾构刀盘CAD系统，其特征在于该系统包括：

(1)用户输入模块，用户输入地质参数和技术要求，其中地质参数包括：岩石抗压强度、抗拉强度、密度、弹性模量、体积模量、剪切模量、凝聚力、内摩擦角、膨胀角，软土单轴抗压强度、粘聚力、内摩擦角、水平侧压力系数；技术要求包括：开挖直径，刀盘转速，推进速度，最大扭矩，脱困扭矩，最大推力；

(2)基本功能模块，系统结合开口设计、刀具选型和刀具布置理论，计算滚刀最优刀间距，确定滚刀、刮刀类型和布置参数，实现对目标刀盘进行基本构型设计、刀具地质适应性选型和刀具优化布置，通过参数化建模，生成目标刀盘装配图；

(3)性能分析模块，系统对目标刀盘进行有限元受力分析，获得目标刀盘应力分布和变形分布结果；

(4)优化设计模块，用户指定设计变量和优化目标，系统对目标刀盘进行结构参数优化分析，并根据优化后的结构参数修改目标刀盘装配图；

(5)历史数据管理模块，系统自动存储用户输入的数据与对应的目标刀盘三维设计结果，用户也可以从该模块调用历史数据。

2.根据权利要求1所述的复合型土压平衡盾构刀盘CAD系统，其特征在于，所述的参数化建模，系统根据用户输入的结构参数自动生成刀盘零件，调用已有刀具零件模板和牛腿-法兰零件模板，重新生成新的刀具零件和牛腿-法兰零件，进行自动化装配设计，生成目标刀盘装配图。

3.根据权利要求1所述的复合型土压平衡盾构刀盘CAD系统，其特征在于，所述的有限元受力分析，是针对硬岩切削工况、软土切削工况和堵转工况，系统根据用户输入的地质参数、技术要求和刀盘结构参数计算各种工况下的推力和扭矩，修改已有的APDL分析命令流，该命令流包括材料参数的赋值、网格的划分、外载荷的施加、约束条件的添加，系统调用修改后的APDL分析命令流，自动求解，并输出应力分布和变形分布结果。

4.根据权利要求1所述的复合型土压平衡盾构刀盘CAD系统，其特征在于，所述的结构参数优化设计，用户指定需要优化的结构参数为设计变量，并指定优化目标，修改已有的APDL优化命令流，该命令流包括设计变量与目标函数的声明、优化方法的选择，系统调用修改后的APDL优化命令流，自动优化分析，输出优化后的结构参数，同时修改目标刀盘装配图。

5.一种复合型土压平衡盾构刀盘CAD系统，其特征在于，该系统具有可扩展性，可以根据需要添加新的刀盘基本构型特征。