Engineering
Тунелепрохідницький щит
Пройдіть шестиметровий тунель крізь пісковик, граніт, зону розлому і вапняк при світлі ламп склепіння. Сорок дискових різців несуть кожен навантаження, яке модель Colorado School of Mines дає за міцністю породи і заглибленням за оберт; задана вами тяга мінус тертя щита вирішує, як глибоко вони ріжуть, — якщо раніше не впреться момент ротора, допустиме навантаження різця чи межа заглиблення машини. Пройдіть заходку, зупиніться і зберіть кільце оббудови, зупиніться знову, коли зношуться зовнішні різці, що котяться найдалі; порівняйте швидкості проходки й питомі енергії в кожній породі і дайте повну тягу в граніті, щоб привод вичерпав момент.
Що відбувається
Ротор 6 м із сорока 17-дюймовими дисковими різцями на радіусах R·sqrt((i + ½)/40). Кожен різець несе силу Colorado School of Mines C·T·R·phi·(S·sigma_c²·sigma_t/(phi·sqrt(R·T)))^(1/3) при куті контакту acos((R − p)/R); заглиблення за оберт розв’язує баланс тяги з тертям щита, потім урізається до допустимого навантаження різця і до моменту, який привод може дати на своїй швидкості. Порода змінюється по трасі: пісковик, граніт, зона розлому, вапняк. Кільце кожного різця зношується з пройденим ним шляхом і абразивністю породи; машина проходить заходку 1,8 м, стає для збирання кільця і знову — для заміни зношених різців. Квазістатичні кроки по 1 с.
Що спробувати
Дивіться, як швидкість проходки й обмеження змінюються з породою; дайте повну тягу в граніті, щоб вичерпати момент; зменште межу зносу; прочитайте питому енергію кожної породи.
Модель та її обмеження
Квазістатичний закон різання для одного кроку різців, однорідна порода в кожному шарі, без обвалення вибою й обмежень прибирання породи, фіксований час збирання кільця. Швидкості проходки — цієї ідеалізованої машини.
Рівняння модуля
Рівняння 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)
