在隧道掘进过程中,全断面掘进机因其抗污染能力强、工作效率高等优点,在工作环境复杂、要求性能可靠、运行稳定的隧道掘进中具有广泛的应用。然而,全断面掘进机刀盘上的盘形滚刀作为直接切削岩石的主要部件,在复杂的工作环境中极易损坏,由于缺少完善的数学受力模型而使其损坏不易预测。因此,盘形滚刀主要依靠已有的经验来进行研发。本文基于仿真模拟方法建立TBM盘形滚刀破岩试验台,进行仿真并实验,为盘形滚刀的模型完善和优化设计提供参考。对TBM盘形滚刀破岩试验台的主机部分。首先,根据盘形滚刀的实际切削情况,给出了试验台的技术要求,由此确定了试验台的总体设计方案;根据设计方案,利用SolidWorks三维建模软件建立了试验台主机的总体机械结构模型,并对岩石试样座、垂向导向装置和滚刀架等主要零部件进行了单独介绍;最后,对整个试验台进行静力学仿真分析,获得了试验台整机的应力云图和应变云图,确定了设计的安全性和可行性。针对TBM盘形滚刀破岩试验台的液压控制系统部分。首先,根据试验台动作要求,设计了试验台垂向、纵向和横向液压控制回路;其次,为了验证可行性,利用AMESim系统仿真软件构建了三大回路的仿真模型,并给出了各自在输入信号下的动态响应曲线,验证了液压回路的可行性。论文关于盘形滚刀受力特性的实验研究,主要对不同实验条件下盘形滚刀切削岩石所受的力进行理论与实验研究。论文首先讨论了影响滚刀破岩力的切削因素贯入度和切削速度,并以花岗岩为实验材料,探究了盘形滚刀在不同贯入度、不同切削速度下的受力情况,对得到的实验数据进行分析整理,得出了盘形滚刀切削硬岩受力情况的一般结论,为盘形滚刀的模型完善和优化设计提供了理论支持。