礦用救生艙整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及抗爆性能研究.pdf

1、我國(guó)作為煤產(chǎn)大國(guó)，由于地理?xiàng)l件的約束，井下生產(chǎn)時(shí)不幸引發(fā)的煤礦事故始終居于世界之首。近幾年，事故預(yù)防和災(zāi)后避險(xiǎn)救援已成為十分緊要的研究課題，其中緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)更是各專家學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)?？梢苿?dòng)式救生艙是工作人員被困在巷道中用以避難的相對(duì)密閉空間，其安全性能會(huì)直接影響被困人員的生命，因此救生艙整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及抗爆性能的研究具有相當(dāng)重要的價(jià)值。
　　本文首先圍繞可移動(dòng)式救生艙結(jié)構(gòu)/功能一體化需求，提出了艙體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本步驟，結(jié)合井下的具體

2、特點(diǎn)，初步確定了艙體結(jié)構(gòu)形式，利用三維建模軟件UG NX8.0，概念化設(shè)計(jì)了救生艙幾何模型；其次，ANSYS WORKBENCH中的Explicit dynamics模塊和Autodyn顯式動(dòng)力學(xué)分析軟件聯(lián)合，建立了流-固耦合仿真平臺(tái)，結(jié)合TNT當(dāng)量法，對(duì)設(shè)有救生艙的巷道中瓦斯爆炸沖擊波傳播過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬；最后，以該救生艙為分析對(duì)象，在Ansys Workbench的顯式動(dòng)力學(xué)模塊中模擬了救生艙在超壓載荷作用下的整體動(dòng)力學(xué)響應(yīng)過(guò)程。

3、
　　本文初步設(shè)計(jì)救生艙時(shí)，計(jì)算了動(dòng)載系數(shù)，將動(dòng)載荷轉(zhuǎn)變?yōu)榱遂o載荷，以此作為許用外壓力，對(duì)內(nèi)外蒙皮厚度和螺栓進(jìn)行了計(jì)算，并對(duì)加強(qiáng)筋、前后門系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其中加強(qiáng)筋采用了45°斜置式；在巷道爆炸仿真中采用了97.8 kg、91.28 kg和78.24 kg三種TNT炸藥量，對(duì)不同藥量下的超壓曲線進(jìn)行了分析對(duì)比，并最終選用78.24 kg TNT藥量下救生艙各表面的爆炸沖擊波超壓曲線作為載荷施加條件；對(duì)救生艙整體抗爆性能有限元分析后

4、，獲得了各部位的應(yīng)力、變形分布規(guī)律，依據(jù)判斷準(zhǔn)則檢查了整艙的安全性。結(jié)果表明，救生艙整體變形量最大為18.78mm，符合安全準(zhǔn)則范圍；救生艙前門系統(tǒng)、后門系統(tǒng)、法蘭、外蒙皮絕大部分的最大應(yīng)力均小于所選材料的屈服強(qiáng)度，骨架部分有應(yīng)力集中問(wèn)題，可能會(huì)導(dǎo)致屈服失效。
　　本文以爆炸沖擊波對(duì)巷道中障礙物的破壞機(jī)理為理論基礎(chǔ)，研究了救生艙與其耦合作用，并分析了所設(shè)計(jì)的救生艙在沖擊作用下的整體安全性能，此結(jié)果可對(duì)進(jìn)一步的救生艙改進(jìn)和關(guān)鍵部件校