礦用救生艙艙體動態(tài)數(shù)值模擬分析及結構優(yōu)化.pdf

1、礦用救生艙是礦井下發(fā)生災害事故時，礦工用于逃生和避難的重要救援設備，但目前救生艙艙體質量還存在一定的安全隱患。本論文采用有限元方法對礦用救生艙艙體抗爆性能進行動態(tài)模擬計算分析及結構優(yōu)化，以提高艙體的安全可靠性。煤礦瓦斯爆炸對礦用救生艙艙體的動態(tài)沖擊過程是一個復雜的流固耦合過程，本論文采用解耦法來解決此類問題。首先利用有限元數(shù)值仿真的方法模擬瓦斯爆炸在巷道中產(chǎn)生的爆炸沖擊波，確定爆炸沖擊載荷，將此載荷作為礦用救生艙艙體結構動態(tài)數(shù)值模擬的載

2、荷條件，然后通過數(shù)值模擬計算，設計出一款抗爆性能較好的礦用救生艙艙體。主要完成的內容如下：
　　(1)在對礦用救生艙的國內外研究現(xiàn)狀及瓦斯爆炸沖擊波分布規(guī)律分析的基礎上，采用TNT等效代替法和數(shù)值模擬法有效結合方法，并利用AUTODYN軟件進行瓦斯爆炸沖擊波數(shù)值模擬，通過采集不同位置點的壓力值，繪制出瓦斯爆炸沖擊波曲線，為礦用救生艙艙體抗爆性能分析提供了加載曲線；
　　(2)由于法蘭對救生艙艙體抗爆性能有較大影響，設計了內、

3、外法蘭兩款救生艙艙體結構模型，確定礦用救生艙艙體動態(tài)數(shù)值模擬有限元方案，通過數(shù)值模擬計算，得出外法蘭救生艙艙體的最大應力為373.88MPa，最大位移為17.054mm，內法蘭救生艙艙體的最大等效應力為407.39MPa，最大位移為17.147mm，通過對上述數(shù)據(jù)對比分析，得出外法蘭救生艙艙體結構具有較好的抗爆性能，但此結構的最大應力超過材料的屈服強度，故對其進行再次優(yōu)化；
　　(3)加強筋形狀和安裝位置的不同對救生艙艙體的抗爆性