刀盘是硬岩盾构机的关键部件之一,在实际工况中受力状况比较复杂,其疲劳强度、疲劳寿命直接关系到盾构的施工效率。在盾构机掘进过程中,刀盘所受载荷是典型的随机载荷,因此影响刀盘疲劳强度、疲劳寿命的因素很多,如刀盘外载荷的影响、刀盘结构材料的P-S-N曲线、损伤累积准则等等。本文考虑几种主要的影响因素,通过名义应力法建立刀盘的疲劳强度、寿命估算模型,通过Monte-Carlo方法,对刀盘的疲劳强度、疲劳寿命进行计算机抽样模拟。本论文的主要内容如下:1.研究刀盘的外载荷对其结构的受力影响:利用有限元方法,通过计算机仿真软件对刀盘结构进行三维建模,对其进行静态和动态仿真分析,研究刀盘外载荷与刀盘危险点应力的关系,以及刀盘的振动特性等。2.刀盘典型局部焊接结构的P-S-N曲线:对刀盘典型结构的疲劳试验数据进行统计处理,考察小样本方法实现试验数据高效应用的有效性,进而确定刀盘典型局部焊接结构的P-S-N曲线。3.刀盘疲劳强度、疲劳寿命预测理论的随机性表达:根据刀盘的工作原理,分析刀盘与滚刀间的力学传递关系,进而确定刀盘的载荷谱;依据随机载荷的特点,研究修正Miner准则中损伤临界值的统计特性,完成刀盘疲劳强度、疲劳寿命的随机损伤累积理论的随机性描述。4.随机载荷作用下的刀盘疲劳强度、疲劳寿命寿命估算的程序实现:利用Mathematica系统,编制运算程序,应用Monte-Carlo方法对疲劳寿命估算中的各个随机变量进行抽样模拟,通过Miner损伤累积准则,估算)刀盘的疲劳强度、疲劳寿命。