张 伟，袁超伟，程永丰，王家海，霍军周

(1.大连理工大学机械工程学院，辽宁 大连 116024；2. 中铁十九局集团第一工程有限公司，辽宁 辽阳 111000)

0 引言

TBM (全断面隧道掘进机)是一种集成化的大型隧道掘进设备，已广泛应用于水利、铁路等各个领域。刀盘作为TBM最核心部分，位于TBM最前端，承受巨大的动态随机载荷[1]。刀座是TBM刀具主要承载部件，通过箱体式组装焊接方式镶嵌在刀盘面板上，焊缝作为刀座各零件主要承载和连接方式，直接承受滚刀破岩载荷，极易因应力集中开裂，引发刀盘整体结构强度下降，影响工程效率造成安全事故。通过对我国中天山、辽西北及引汉济渭等工程的调研发现，掘进时刀盘会频繁出现开裂现象，其中，焊缝裂纹是主要的失效形式，约占总失效比重的70%，且主要发生在刀座的焊接区域。焊缝性能直接影响到TBM的安全掘进，而恶劣的作业环境进一步提高了损伤维修及工程延误成本[2]，因此，在设计阶段对TBM刀座进行焊缝强度及损伤规律研究至关重要。

焊接接头几何细节对结构强度影响评价标准主要为应力集中系数。Nguyen T N等[3]采用有限元法研究了接头几何参数对疲劳寿命的影响规律，焊趾夹角及半径的增大能增强抗疲劳强度；何柏林等[4]研究缺陷接头在线切割及磨削处理后，表面几何应力集中由2.29降低至1.29和1.0时，疲劳寿命提高5.8及8.9倍，强度大幅度提升；周张义等[5]利用名义应力法，分析了轨道机车动态承载焊接结构的接头焊缝区域疲劳强度，解释了焊接接头尺寸效应对焊缝疲劳性能的影响。……