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关键词： 沙粒磨损   氯离子腐蚀   耦合损伤   电化学   微观形貌  

摘要： 在海洋、盐湖等含沙含盐的复杂环境中,水力机械同时面临着氯离子的腐蚀损伤和沙粒的磨损破坏,两种损伤模式之间往往存在沿强烈的协同效应,导致金属部件的损伤速率剧增。这一过程中液固两相流动、腐蚀性组分传质、金属表面电化学反应以及颗粒-壁面碰撞等行为之间存在着紧密的耦合关系,对这种复合损伤机理的研究提出了挑战。论文针对含沙含盐流体对水力机械磨损-腐蚀的耦合损伤影响机制进行了研究,对工程实践具有一定的指导意义。含有Cr、Ni、Mo等元素的高熵合金因其优异的耐腐蚀性能有望成为服役于高盐度环境中的水力机械的潜力材料,本文选取耐腐蚀性能较为突出的Ni2FeCrMo0.2合金作为研究对象,通过旋转搅拌式磨损-腐蚀装置模拟水力机械内部流动状态,利用失重和电化学方法测试材料在含沙含盐流体环境下的宏观磨损-腐蚀特性,采用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜获取材料表面的微观形貌特征,探究流速、沙粒因素(粒径、浓度)和Cl-浓度对金属设备在含沙含盐环境下磨损-腐蚀行为的影响规律,分析沙粒-流体-离子-金属壁面的交互作用机制,进而揭示电化学腐蚀与沙粒磨损的内在关系及协同效应,为海洋、盐湖等复杂环境下水力机械的选材和防护提供理论指导。实验结果表明:(1)流速的变化对Ni2FeCrMo0.2合金的磨损-腐蚀耦合作用机制有较为显著的影响,在低流速时,沙粒动能较小,对较硬金属基体的磨损作用微弱,但对较软产物膜的冲击作用和腐蚀性离子的传质导致磨损促进腐蚀行为在材料损伤过程中占据主导机制;随着流速的增大,沙粒对材料的撞击动能和频率逐渐变大,虽然也通过减薄产物膜厚度促进了腐蚀,但此时磨损随流速的变化呈现指数型剧增趋势,因此磨损作用在高流速下占据了总损伤的主要部分。根据磨损-腐蚀耦合机制可以预测,腐蚀会优先在沙粒磨损导致的塑性变形区域或裂缝中发生,而沙粒的磨损作用也会对最早发生点蚀的部位造成更加严重的破坏(2)沙粒粒径的变化通过产生不同程度的磨损来影响腐蚀,沙粒自身的冲击动能与粒径呈正比关系,小粒径的沙粒无法对金属基体造成严重损伤,但对钝化膜有着一定的冲刷作用,导致局部产物膜破损并暴露金属基体,从而加速腐蚀;随着沙粒粒径的增大,沙粒冲刷导致的材料表面塑性变形及基体剥落更为严重,腐蚀行为受耦合损伤的影响也不断加剧;当沙粒粒径大于0.5mm时,同等浓度下沙粒数量有所减少,使得沙粒对材料表面的撞击频率降低,从而减小了磨损-腐蚀的协同作用,但沙粒的强大冲击力依然对材料造成了较为严重的挤压变形。(3)Ni2FeCrMo0.2合金的磨损-腐蚀损伤速率随着沙粒浓度的上升先增大后减小,沙粒的增多加速了对材料的撞击频率,材料表面因冲刷作用越发粗糙,进一步促进了腐蚀的发生;当浓度超过某一临界值时,溶液的粘滞力因沙粒的增多而变大,减弱了沙粒对材料表面的冲击动能,大量的沙粒容易在材料表面撞击后反弹,增加沙粒之间的碰撞次数,从而削弱了磨损速率并降低了对腐蚀的促进作用。(4)Ni2FeCrMo0.2合金在盐水环境中的腐蚀行为主要受阳极氧化过程控制,在经过不断重复的钝化溶解反应后最终在材料表面发生点蚀。Cl-浓度的上升对Ni2FeCrMo0.2合金的腐蚀行为有着先促进后抑制的作用,Cl-浓度的临界值在3.5%左右,当低于临界值时,Cl-浓度的升高会加速钝化膜的溶解以增强腐蚀;但超过临界值后,过多的Cl-在加速腐蚀反应的同时会生成大量腐蚀产物堆积在蚀坑内部从而抑制腐蚀。随着Cl-浓度的升高,大量腐蚀产物的形成破坏了金属表面的硬化层,加大了沙粒对材料表面的破坏程度,腐蚀对磨损的促进作用不断增强。

关键词： 风力机叶片   气动特性   离散元素法   EDEM-Fluent耦合   磨损  

摘要： 长期处于风沙环境的风力发电机组其叶片会产生严重磨损,不仅影响风电机组能量输出的稳定性还会减少叶片的使用寿命。因此,研究夹砂风对风力机叶片的冲蚀磨损对风力机叶片耐磨性及可靠性优化设计具有重要意义。首先本文采用离散单元法结合Fluent与EDEM对风沙环境下风力机风轮的冲蚀磨损过程进行了模拟。通过分析风力机叶片在多种工况下的磨损情况,研究了不同颗粒形状、不同沙砾浓度对风力机叶片冲蚀磨损影响的规律。其次,结合风电场服役期风力机叶片前缘磨损情况,利用EDEM-Fluent耦合方法,通过对NACA64翼型前缘改型,分析气动力曲线及流场特性,来研究叶片前缘磨损对气动力特性的影响。主要结论如下:(1)当颗粒形状为非球形(Φ<1)时,叶片前缘侧产生较大磨损;风力机叶片的转矩和功率随颗粒形状因子增大而呈现先上升后下降的趋势,且非球形颗粒(即Φ<1)对应风力机叶片的功率和转矩大于球形颗粒(即Φ=1)。(2)叶片的磨损量随着颗粒浓度的增大而增大,不同颗粒浓度的叶片前缘处磨损相对严重;颗粒浓度为2.30mg/m·s时,磨损范围主要集中在叶片前缘与尖部处并呈现点状分布且稀疏分散;颗粒浓度为8.38mg/m·s时,磨损呈现片状分布且紧凑密集;颗粒浓度为14.03mg/m·s时,磨损呈现大面积片状分布并沿着径向逐渐向叶片尖部扩散;同一时间下叶片的切向力与法向力都随着颗粒浓度的增大而增大。(3)不同质量浓度的夹砂风流过风力机叶片表面时,翼型前缘处产生压力最小驻点,且压力面与吸力面表面压差沿着叶片径向在叶尖97.83%截面处最大;不同浓度下叶片各截面翼型的阻力系数曲线与升力系数曲线在19.13%r-61.65%r逐渐减小,在61.65%r-97.83%r逐渐增大;叶片转矩与功率都随颗粒浓度的增大而增大。(4)相比较砂眼和小坑,前缘脱层对翼型的升、阻力系数影响较明显,在较大攻角下,翼型阻力系数的增加幅度与升力系数的减小幅度都逐渐增大;翼型的前缘磨损会导致其压力面尾缘边界层的分离点前移;翼型表面由前缘脱层出现的阶梯会使原本一直附着表面流动的气流发生先分离再附着的情况,而砂眼和小坑对气流的流动影响较小。

关键词： 电沉积   纳米晶镍基合金   摩擦磨损性能   梯度异质结构   蠕变性能  

摘要： 结构纳米化,即将材料的特征结构尺寸(如晶粒尺寸、孪晶片层厚度等)减小到纳米尺度,从而使材料的强度和硬度得到显著提升。特别是对于面心立方结构中/高熵合金,构筑纳米晶结构能够使其得到有效强化,从而解决此类新型合金室温强度低的瓶颈问题。而在纳米晶结构基础上,进一步构建梯度异质结构,还能够实现材料强韧性的协同提升。除了强度、塑性等关键力学性能外,摩擦磨损性能也是影响金属材料服役安全性和经济性的关键因素。而金属材料的蠕变性能则决定了其低应力条件下的使用耐久性。尽管目前对纳米晶金属和梯度异质结构纳米晶金属的强韧性已开展了广泛的研究,但是对其摩擦磨损性能和蠕变特性还有待进一步研究,相关的结构-性能关系及微观机理还有待进一步澄清。本文选用电沉积纳米晶Ni基合金作为研究对象。利用直流电沉积法制备出具有纳米级晶粒的Ni-20wt%Fe合金、Ni-70wt%Fe合金与等原子比FeCoNi合金,利用脉冲电沉积法制备出具有梯度异质结构的纳米晶FeCoNi合金,通过一系列的纳米压痕测试、摩擦磨损实验以及表征手段,研究了纳米晶Ni基合金的摩擦磨损性能和蠕变性能。具体研究内容与结论如下:1)对纳米晶Ni-20wt%Fe合金和Ni-70wt%Fe合金的微观力学性能和摩擦磨损性能进行了研究。研究结果表明,Ni-20wt%Fe合金的硬度为6.41 GPa,而Ni-70wt%Fe合金仅有4.25 GPa;Ni-20wt%Fe合金的摩擦系数与磨损率均显著低于Ni-70wt%Fe合金。分析表明,Ni-20wt%Fe合金具有更高硬度的原因是其更小的晶粒尺寸和因较低层错能引入的大量孪晶界;Ni-20wt%Fe合金在摩擦过程中形成了富NiO的保护性致密氧化层,对其摩擦表面具有保护作用;此外,Ni-20wt%Fe合金更好的弹性恢复性会使其表现出更低的磨损率。因此,Ni-20wt%Fe合金相较于Ni-70wt%Fe合金表现出更好的摩擦磨损性能。2)对等原子比纳米晶FeCoNi合金和成分梯度纳米晶FeCoNi合金的摩擦磨损性能进行了研究。研究结果表明,两种合金的表面硬度相近,在20 N和40N的较低载荷下,两种合金的耐磨性相差不大,而在60 N和80 N的较高载荷下,成分梯度FeCoNi合金的耐磨性显著优于等原子比FeCoNi合金。分析表明,成分梯度FeCoNi合金中特殊的梯度结构不仅可以增强合金整体的应变硬化能力,使合金具有更好的强-塑结合性,还能有效提高材料的耐磨性。因此在较高载荷下,成分梯度FeCoNi合金相较于等原子比FeCoNi合金具有更好的摩擦磨损性能。3)对纳米晶FeCoNi合金与纳米晶Ni的蠕变性能进行了研究。研究结果表明,纳米晶FeCoNi合金具有更好的抗蠕变性能,这表现在纳米晶FeCoNi合金相对较小的蠕变位移和较低的蠕变速率。分析表明,两种金属在各个加载速率下的蠕变变形均由位错活动主导;此外,纳米晶FeCoNi合金相较于纳米晶Ni具有更低的层错能,这使其在加载阶段引入了更多的层错和形变孪晶,而在后续的蠕变变形阶段,发生松弛运动的位错受到了更大的阻碍,不易发生变形。因此,纳米晶FeCoNi合金相较于纳米晶Ni具有更好的抗蠕变性能。

关键词： 不锈钢   深孔枪钻   切削刃   角度变化   刀具磨损   加工质量  

摘要： 随着制造业的不断发展，小直径长深孔的加工在航空航天，武器制造及能源化工等重点领域有着广泛的需求。枪钻加工是现阶段实现此类加工的最有效的技术手段，但是由于枪钻钻头结构复杂，枪钻的内、外切削刃倾角不同，导致加工轴向钻削力有差异。同时，随着加工深度的不断增加，刀具的磨损加剧，也会影响深孔的加工质量。304 不锈钢作为常见的难加工材料，广泛应用于医疗器械，食品加工，船舶建造等行业中。但是由于304材料粘性大，加工时刀具硬化严重，容易发生磨损和黏刀现象。长时间的加工更会导致刀刃断裂，影响加工质量。为此本文开展了枪钻切削刃角度变化以及磨损对304不锈钢加工质量的影响研究。主要研究内容如下：　　（1）枪钻钻削力模型研究　　通过对枪钻钻头的结构以及力学模型研究，分析了枪钻内、外切削刃的受力情况。研究发现枪钻切削刃角度是影响枪钻加工钻削力的关键因素。之后开展了验证试验，根据试验结果，发现加工的轴向钻削力随着切削刃角度的增大而增大，外角α1的增加对钻削力的影响较大，相比之下内角α2的影响较小。　　（2）枪钻的变角度加工试验研究　　通过开展改变枪钻内、外切削刃角度数的8组加工试验，以控制加工过程中的钻削力，试验检测了不同角度下，轴向力的变化情况。之后通过对试验结果的分析，探究了枪钻内、外刃切削刃角度变化对切屑形成，孔壁表面粗糙度值以及孔直线度误差值的影响规律。结果表明外刃锋角为30°，内刃锋角为25°时，加工表面质量最好：而外刃锋角为35°时，内刃锋角在20°~30°时孔的偏移量较好 。　　（3）枪钻的磨损加工试验研究　　通过开展的可换式枪钻的磨损试验参数的选择试验，选定了合适的加工参数。接着开展了可换式枪钻的加工试验，试验分析了刀片前后刀面的磨损形式。最后通过对切屑形貌，孔壁表面粗糙度值，孔直线度误差值以及加工轴向钻削力的分析。总结可换式枪钻的磨损量对于304不锈钢深孔加工质量的影响规律，建议在累计加工达到7000mm以上时，可以更换新的刀片。　　本文深入讨论了枪钻切削刃角变化以及刀具磨损对孔加工质量的影响。本文的研究对304不锈钢材料深孔加工有着一定的指导作用。

关键词： 不锈钢   磨损性能   腐蚀性能   超音速微粒轰击   表面纳米化  

摘要： 奥氏体不锈钢因优异的耐腐蚀性能得到了广泛应用，但其硬度低，磨损性能差，在实际工程应用中存在较高的磨损失效风险。材料的磨损失效一般是从表面开始，因此寻找一种有效的表面强化手段来改善奥氏体不锈钢的磨损性能是必要的。超音速微粒轰击技术(SFPB)是一种金属表面纳米化技术，可在金属表面构筑出一定深度的硬化层，改善奥氏体不锈钢的磨损性能。但目前关于SFPB对奥氏体不锈钢表面完整性、磨损和腐蚀性能的影响研究鲜有报道。本文以304不锈钢为研究对象，系统研究了在SFPB处理过程中，气体压强对304不锈钢表面完整性、磨损和腐蚀性能的影响，并揭示了SFPB处理对304不锈钢磨损和腐蚀性能的影响机理。主要研究内容与结论如下:　　(1)SFPB对304不锈钢表面完整性的影响。结合扫描电镜(SEM)、三维形貌分析仪和X射线残余应力分析设备等仪器，对304不锈钢的微观结构、表面形貌和残余应力等方面变化进行表征。结果表明:在所有气体压强(1,1.5,2MPa)下，304不锈钢表面的晶粒尺寸均可细化至纳米级，表面硬度明显提高,当气体压强为2MPa时，304不锈钢表面晶粒尺寸最小为15.4nm,表面微观硬度提升了97.5％;另外，由于表面发生了严重塑性变形，304不锈钢表面粗糙度明显增加，结合SEM、表面能谱元素面扫(EDS)和表面残余应力分布云图表征结果，发现SFPB处理后的304不锈钢表面引入了大量的微观缺陷，缺陷数量随着气体压强的增加而增加，缺陷的主要表现形式为裂纹和表面材料剥落。　　(2)SFPB对304不锈钢磨损性能的影响。通过摩擦磨损实验、磨痕表面形貌观测和EDS表征等手段，确定了SFPB处理对304不锈钢磨损性能的影响机理。结果表明:SFPB处理通过表面晶粒细化提升了304不锈钢的基体强度，改善了304不锈钢表面氧化膜在摩擦磨损过程中的稳定性，提升了304不锈钢磨损性能。通过多种静载荷下的摩擦磨损实验对比发现，经1.5MPa气体压强处理的304不锈钢较好的结合了表面强化效果的积极影响和表面缺陷的消极影响。在气体压强为1.5MPa,静载荷为30N的条件下，304不锈钢表面的氧化膜在摩擦磨损过程中可以稳定存在，有效地保护了基体，减少了磨损量。　　(3)SFPB对304不锈钢耐腐蚀性能的影响。通过电化学实验、三维形貌分析仪和光学显微镜（OM）分析了304不锈钢的腐蚀性能和腐蚀形貌的变化，并探讨了SFPB处理对304不锈钢腐蚀性能的影响机理。结果表明:经SFPB处理后，304不锈钢表面的微观缺陷是腐蚀性能下降的主要因素，在腐蚀溶液中，腐蚀介质会沿着微观缺陷侵蚀材料基体，造成材料腐蚀剥落。通过降低表面缺陷数量可以降低SFPB处理对304不锈钢腐蚀性能带来的负面影响。

关键词： 绝对节点坐标法   任意拉格朗日欧拉方法   变长度柔性索梁构件   绳驱机构   线缆动力学  

摘要： 变长度柔性索梁构件广泛应用于工程实际中,含有柔性索梁构件的机械系统的设计和分析涉及大变形大运动的柔性多体系统动力学和静力学问题。虽然柔性多体系统动力学经过几十年的发展,已形成了大量的理论和工程实际成果,但由于其本身的复杂性,对于很多柔性多体系统仍然没有成熟通用的解决方法。高压输电工程中的线缆架设系统、绳驱机构以及起重机的吊绳系统等是典型的含有柔性索、梁构件的机械系统。这些系统中由于柔性线缆本身的伸缩以及其与支撑结构的相互滑动、缠绕等运动,其动力学和静力学分析实际上是变长度柔性线缆系统的动力学和静力学问题,变长度、接触、滑移等特性使得这些系统的分析极为复杂,目前仍是工程中难点,尚无很好的解决方案。本文针对这些系统,基于绝对节点坐标法和任意拉格朗日欧拉描述,首先开展含变长度线缆的多体系统的建模方法研究,继而以此为基础,着重开展高压线缆架设过程中导线跑线和断线工况、覆冰线缆冰层清理工况、绳驱机构以及塔式起重机起升变幅工况的动力学建模和高效分析方法等几个方面研究。 开展了高压线缆的建模和动力学分析研究。针对高压线缆架设过程中线缆可能出现的线缆滑移的情形,采用基于绝对节点坐标法的分段连续缆索单元对高压线缆进行了建模。提出了适合描述大变形的分段连续缆索单元的弹性力模型。研究了高压线缆架设过程中导线出现跑线和断线的工况。为了描述高压线缆中的初始张力,提出了一种静态求解策略。求解了线缆在弹性力,重力和张力机拉力作用下达到平衡时的构型。将此平衡构型作为高压线缆动力学求解的初值,求解了线缆在受到张力破坏后断裂的动力学行为。同时研究了线缆在发生断裂之跨越多个塔架的工况。 对覆冰线缆冰层清理过程中线缆的动力学行为进行了分析。针对覆冰线缆清理过程中覆冰线缆的变结构特性,基于任意拉格朗日欧拉和绝对节点坐标法提出了一个可以灵活描述覆冰导线的冰层的厚度和导线长度的多层圆截面单元,称为任意拉格朗日-欧拉绝对节点坐标(ALE-ANCF)多层圆截面梁单元。利用提出的ALE-ANCF多层圆截面梁单元建立了覆冰线缆的动力学分析模型,研究了冰层的清理速度和线缆架设初始垂跨比对线缆中张力和线缆跨中节点位移的影响。研究结果为安全高效地清理冰层提供了理论依据。 开展了绳驱机构变长度线缆的建模和绳驱机构的动力学分析研究。针对绳驱机构中的线缆的变长度特性,传统的绝对节点坐标法需要不断地重新建立新的单元网格对具有新拓扑结构的线缆进行建模。这使得采用传统的绝对节点坐标法对绳驱机构中的变长度的缆索进行动力学分析时,效率比较低。基于绝对节点坐标法和任意拉格朗日欧拉法的结合提出了一种圆截面梁单元,被称为ALE-ANCF圆截面梁单元,该单元可以高效地描述变长度的柔性缆索。利用绝对节点坐标的参考节点对绳驱机构的末端执行器进行建模。构建了在绝对坐标体系下的绳驱机构的动力学分析模型。研究了线缆初始预张力对绳驱机构末端执行器在运动过程中轨迹和运动过程中绳驱机构线缆张力的影响。为提高绳驱机构的控制精度和减小绳驱机构的振动提供了理论支持。 对考虑塔式起重机振动的负载摆动抑制方法进行了研究。针对现有的塔式起重机摆动抑制研究忽略了结构振动和负载摆动之间的耦合的情况。提出了一种考虑塔式起重机振动的负载摆动的控制方法。已有的摆动抑制研究将吊绳长度的变化视为干扰。这导致现有的摆动抑制方法在实际工作情况下效果不佳。相比之下,本研究考虑了塔式起重机的结构振动。同时,吊绳长度被视为减少负载摆动的控制变量。结合相平面分析方法,提出了一种新的负载摆动抑制算法。此外,建立了系统的塔式起重机多体系统随吊绳长度变化的动力学分析平台,用于验证算法的有效性。塔式起重机的塔身和臂架采用传统有限元法建模,吊绳采用ALE-ANCF线缆单元建模。通过滑动约束将吊臂和吊绳连接,得到塔式起重机多体系统模型。算例表明,在考虑结构振动和有效载荷摆动之间的耦合时,本文提出的方法可以有效地降低负载的摆动幅度。

关键词： 高熵基复合材料   强化机制   力学性能   摩擦磨损  

摘要： 随着制造业的不断发展,传统的金属基复合材料作为耐磨材料伴随着性能单一等缺点,复杂的工况限制了其在摩擦领域中的应用。AlCoCrFeNiTi系高熵合金作为高熵合金领域的典型体系之一,依靠其优异的强韧性、出色的热稳定性以及耐腐蚀性,在研究和应用领域中均展示出了可靠的发展和应用潜力。因此,为解决传统耐磨材料的局限性,本研究将具有良好综合性能的AlCoCrFeNiTi高熵合金作基体,同WC硬质颗粒相结合制得了具有高耐磨性能的高熵基复合材料。研究通过对比分析得到了制备高强度、硬度高熵基复合材料的最佳成分和最优工艺参数,深入讨论了烧结合金的微观组织和强化机制。探究不同成分的烧结合金在室温及高温条件下的摩擦学行为,并结合SEM、XPS等表征手段阐明合金在不同温度下的磨损机制。研究的主要内容及结论如下:(1)采用球磨工艺制备高熵基复合材料粉末。球磨15 h后粉末均匀细化、固溶,生成BCC、WC、(Fe,Co)WC以及碳化物(富Fe、Cr)相,晶粒平均尺寸为7.4±3 nm。各主元的机械合金化顺序为Al→Co→Ni→Fe→Cr→Ti→WC。(2)通过放电等离子烧结工艺制备块体x wt.%WC/AlCoCrFeNiTi(x=0,5,8,10,15)高熵基复合材料,其相组成为FCC固溶体、(Fe,Co)WC、碳化物(富Fe、Cr)。合金基体与第二相颗粒结合良好且相互浸润,并随WC添加量和烧结温度的增加性能呈现先增加后减小的趋势。其中烧结温度为1150℃、WC添加量为8 wt.%时性能最优,致密度同基体相比由98.61%提高到了99.89%,硬度最高达到1431 HV,最高压缩屈服强度为2683 MPa。(3)通过改变环境温度、摩擦参数探究了合金的摩擦学行为。在室温条件下,8 wt.%WC/AlCoCrFeNiTi合金平均摩擦系数(0.26)相较于基体合金(0.37)显著减小,磨损率最低为5.03×10 mm·N·m。将实验载荷从5 N提高至35N,合金依然表现出优异的耐磨性能,磨损机制均为磨粒磨损及轻微剥层磨损和氧化磨损。(4)在5 N加载条件下,8 wt.%WC/AlCoCrFeNiTi合金的平均摩擦系数和磨损率最低分别为0.29和0.19×10 mm·N·m,对比室温环境中合金的磨损率下降了96%。加载载荷从5 N提高至35 N,合金的平均摩擦系数和磨损率分别为0.13和1.5×10 mm·N·m,表明在高加载载荷条件下合金仍然具有出色且稳定的高温摩擦学性能。高温环境中合金表面由于摩擦产生的热效应使得各元素发生化学反应,磨痕表层区域形成了一层致密的氧化层,促使了润滑行为的出现,起到了优异的抗磨减摩效果。本研究丰富了耐磨高熵基复合材料的合金体系,为其在摩擦领域的进一步应用与发展提供了新思路。

关键词： 盾构   滚刀磨损   法向力   切割试验  

摘要： 针对盾构滚刀的磨损预测方法进行研究，提出将滚刀受力与滚刀转速作为滚刀磨损预测模型的输入变量，对滚刀磨损进行预测，同时设计试验，分析二者之间的耦合关系，以更好地优化模型内部参数。对滚刀进行动力学分析，通过滚刀的频率响应函数证明滚刀的动力学特性对受力测量结果基本无影响，传感器输出的信号不需要额外考虑滚刀动力学特性。滚刀切割试验结果发现，在相同的地质情况以及相同的切割参数下，滚刀转速越快，滚刀受力越大。同时，根据刀盘转动角度、滚刀切割半径以及滚刀受力绘制出岩盘受力云图，将不同位置的岩盘受力云图进行叠加，可以记录不同位置的土质情况，利用该云图可以标注磨损严重的位置，用于预测滚刀磨损情况，以提醒施工人员对滚刀进行优先维护或替换。