礦用救生艙艙體動(dòng)態(tài)數(shù)值模擬分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、礦用救生艙是礦井下發(fā)生災(zāi)害事故時(shí)，礦工用于逃生和避難的重要救援設(shè)備，但目前救生艙艙體質(zhì)量還存在一定的安全隱患。本論文采用有限元方法對(duì)礦用救生艙艙體抗爆性能進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬計(jì)算分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以提高艙體的安全可靠性。煤礦瓦斯爆炸對(duì)礦用救生艙艙體的動(dòng)態(tài)沖擊過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的流固耦合過(guò)程，本論文采用解耦法來(lái)解決此類(lèi)問(wèn)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(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)數(shù)值模擬的載

2、荷條件，然后通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算，設(shè)計(jì)出一款抗爆性能較好的礦用救生艙艙體。主要完成的內(nèi)容如下：
　　(1)在對(duì)礦用救生艙的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及瓦斯爆炸沖擊波分布規(guī)律分析的基礎(chǔ)上，采用TNT等效代替法和數(shù)值模擬法有效結(jié)合方法，并利用AUTODYN軟件進(jìn)行瓦斯爆炸沖擊波數(shù)值模擬，通過(guò)采集不同位置點(diǎn)的壓力值，繪制出瓦斯爆炸沖擊波曲線(xiàn)，為礦用救生艙艙體抗爆性能分析提供了加載曲線(xiàn)；
　　(2)由于法蘭對(duì)救生艙艙體抗爆性能有較大影響，設(shè)計(jì)了內(nèi)、

3、外法蘭兩款救生艙艙體結(jié)構(gòu)模型，確定礦用救生艙艙體動(dòng)態(tài)數(shù)值模擬有限元方案，通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算，得出外法蘭救生艙艙體的最大應(yīng)力為373.88MPa，最大位移為17.054mm，內(nèi)法蘭救生艙艙體的最大等效應(yīng)力為407.39MPa，最大位移為17.147mm，通過(guò)對(duì)上述數(shù)據(jù)對(duì)比分析，得出外法蘭救生艙艙體結(jié)構(gòu)具有較好的抗爆性能，但此結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度，故對(duì)其進(jìn)行再次優(yōu)化；
　　(3)加強(qiáng)筋形狀和安裝位置的不同對(duì)救生艙艙體的抗爆性