机械工程学报

作者：乔世范, 冯超博, 檀俊坤, 王刚, 李杨

单位：1. 中南大学土木工程学院 长沙 410075;2. 中铁七局集团有限公司 郑州 450000;3. 湖南工商大学前沿交叉学院 长沙 410205;4. 长沙理工大学土木工程学院 长沙 410114

关键词：盾构切削,负前角刀具,滑移线,剪切带,二维仿真,理论计算；

基金：中国中铁五局集团有限公司科研资助项目(2021-12)。

盾构截桩时刀具切削钢筋的切削力是影响盾构推进参数的重要因素。主要针对第一次切削时的切削力进行研究，基于二维有限元对负前角刀具正交切削的初始切削阶段进行分析，观察其滑移面模式，结合已有的滑移线理论及剪切带模型，提出在不同切深条件下考虑切屑堆积影响的负前角刀具第一次切削二维圆截面的切削力计算模型，并与数值模拟结果比较。计算模型得出的水平切削力与数值模拟结果相近，误差绝对值最大为33.85%，误差绝对值平均值为14.23%，但竖向切削力计算误差较大，误差绝对值最大为64.2%，误差绝对值平均值为14.06%。同时通过比较分析，发现刀前切屑堆积影响对水平切削力的计算影响较大，而滑移线上平均应力的变化对水平切削力的计算影响较小。所提出的理论计算模型可对刀具水平向受力进行初步估计，可为后续多次切削及其他边界条件下切削二维圆截面钢筋及三维刀具切削钢筋的切削力计算模型提供理论基础及思路，但还需进一步研究及改进本文提出模型以减少其相对于数值计算结果的误差。

来源：2025年第13期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2025年第13期