刀盘作为TBM最前沿的部件是整个TBM中最重要的部件之一。由于TBM设备较庞大,直径多为几米至十几米,为了满足功能、加工以及运输上的便利,一般都不是一个连续的整体,而是采用分体设计制造、现场组装的方法进行设计制造。现有设计是将分体的刀盘看成整体刀盘对待,没有考虑先栓后焊结合面的影响,存在很大的经验性,缺乏完整的设计理论。为准确分析分体刀盘结合面动态性能,本文通过对栓焊结合面的试验研究,利用有限元建模及实验验证,得出栓焊结合面的建模方法,并将其应用于TBM刀盘动态特性分析研究。本文的主要研究内容如下:(1)综述了国内外TBM以及栓焊结合面的发展历程及研究现状,阐述了本论文课题的来源和意义。最后提出了本论文的研究方法以及论文的研究内容。(2)计算了正常工况下TBM刀盘所受总推力和刀盘驱动力矩,为刀盘的有限元分析提供了载荷信息。建立TBM刀盘有限元模型,介绍刀盘分体形式及常用栓焊结合面建模方式,为TBM建模进行理论准备。(3)利用Solid Works以及ANSYS Workbench分析平台,建立L型钢板栓焊结合面的有限元分析模型,分析考虑栓焊结合面的L型栓焊连接钢板的动态特性,并通过模态试验分析,验证建模方式的准确性。(4)分析了螺栓数量和螺栓分布对栓焊结合面振动特性的影响,针对常见的螺栓失效问题,从试验角度分析了螺栓失效对结合面震动特性的影响,提出检查方法。(5)为验证建模方式对刀盘动态特性分析的有效性,建立缩尺刀盘模型,关于有限元分析中刀盘载荷的加载形式进行了说明。对TBM刀盘进行静动态特性分析,并通过试验验证了模型的准确性。