水平定向钻机扩孔器最优形状的研究

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第一章 绪论

1.1 非开挖水平定向钻机的研究现状

1.1.1 非开挖水平定向钻机的特点及优势

1.1.2 非开挖水平定向钻进技术在国外的发展现状

1.1.3 非开挖水平定向钻进技术的国内发展现状

1.2 相关工作研究状况

1.2.1 扩孔器与土的作用机理的研究现状

1.2.2 形状优化设计的发展和应用

1.3 本课题的目的和内容

1.3.1 课题的目的和意义

1.3.2 课题的研究内容

第二章 扩孔器挤士正压力计算理论

2.1 球孔扩张理论

2.1.1 基本假定

2.1.2 基本方程

2.1.3 球孔扩张变形的弹性解

2.1.4 Mohr-Coulomb材料的弹塑性解

2.1.5 塑性区平均体积应变的计算

2.1.6 球孔扩张计算流程

2.1.7 球孔扩张模型算例

2.2 三维弹性模型轴对称边界元法数值分析

2.2.1 三维弹性模型轴对称边界元法简介

2.2.2 轴对称基本解和边界积分方程

2.2.3 边界积分方程及其离散

2.2.4 基本解数值积分

2.2.5 边界应力

2.2.6 程序框图

2.2.7 边界元分析算例

第三章 扩孔器阻力和扭矩的计算模型

3.1 扩孔器工作过程

3.2 土体对扩孔器表面的正压力

3.2.1 扩孔器挤土正压力

3.2.2 土体自重正压力

3.2.3 土体在扩孔器四周造成的正压力分布

3.3 扩孔器阻力计算

3.3.1 基于球孔扩张理论的阻力计算

3.3.2 基于边界元数值方法的阻力计算

3.4 扩孔器阻力矩计算

3.4.1 基于球孔扩张理论的阻力矩计算

3.4.2 基于边界元数值方法的阻力矩计算

3.5 扩孔器阻力和阻力矩算例

第四章 形状优化的数学模型及算法

4.1 形状优化数学模型的建立

4.1.1 设计变量的选择

4.1.2 目标函数的建立

4.1.3 约束条件

4.2 边界的描述

4.3 遗传算法

4.3.1 引言

4.3.2 遗传算法的一般结构

4.3.3 遗传算法流程

4.4 形状优化的步骤及流程

4.5 扩孔器形状优化算例

4.5.1 球孔扩张理论优化结果

4.5.2 边界元数值方法优化结果

第五章 结论与展望

致谢

附录

参考文献

攻读硕士期间的论文