Engineering
Тоннелепроходческий щит
Пройдите шестиметровый тоннель через песчаник, гранит, зону разлома и известняк при свете ламп свода. Сорок дисковых резцов несут каждый нагрузку, которую модель Colorado School of Mines даёт по прочности породы и внедрению за оборот; заданная вами тяга за вычетом трения щита решает, как глубоко они режут, — если раньше не упрётся момент ротора, допустимая нагрузка резца или предел внедрения машины. Пройдите заходку, остановитесь и соберите кольцо обделки, остановитесь снова, когда износятся внешние резцы, катящиеся дальше всех; сравните скорости проходки и удельные энергии в каждой породе и дайте полную тягу в граните, чтобы привод исчерпал момент.
Что происходит
Ротор 6 м с сорока 17-дюймовыми дисковыми резцами на радиусах R·sqrt((i + ½)/40). Каждый резец несёт силу Colorado School of Mines C·T·R·phi·(S·sigma_c²·sigma_t/(phi·sqrt(R·T)))^(1/3) при угле контакта acos((R − p)/R); внедрение за оборот решает баланс тяги с трением щита, затем урезается до допустимой нагрузки резца и до момента, который привод может дать на своей скорости. Порода меняется по трассе: песчаник, гранит, зона разлома, известняк. Кольцо каждого резца изнашивается с пройденным им путём и абразивностью породы; машина проходит заходку 1,8 м, встаёт для сборки кольца и снова — для смены изношенных резцов. Квазистатические шаги по 1 с.
Что попробовать
Смотрите, как скорость проходки и ограничение меняются с породой; дайте полную тягу в граните, чтобы исчерпать момент; уменьшите предел износа; прочитайте удельную энергию каждой породы.
Модель и её ограничения
Квазистатический закон резания для одного шага резцов, однородная порода в каждом слое, без обрушения забоя и ограничений уборки породы, фиксированное время сборки кольца. Скорости проходки — этой идеализированной машины.
Уравнения модуля
Уравнения F_t = C·T·R·φ·(S·σ_c²·σ_t/(φ·√(R·T)))^(1/3), φ = acos((R − p)/R) N·F_t·cos(φ/2) + F_shield = F_thrust, M = F_t·sin(φ/2)·Σ r_i p = min(p_thrust, p_cutter, p_torque, p_max), v = p·n dw_i/dt = k_w·CAI·2π·r_i·n, E_s = M·ω/(π·R²·v)
