礦用救生艙整體結(jié)構(gòu)設(shè)計及抗爆性能研究.pdf

1、我國作為煤產(chǎn)大國，由于地理條件的約束，井下生產(chǎn)時不幸引發(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)后避險救援已成為十分緊要的研究課題，其中緊急避險系統(tǒng)更是各專家學者關(guān)注的焦點?？梢苿邮骄壬撌枪ぷ魅藛T被困在巷道中用以避難的相對密閉空間，其安全性能會直接影響被困人員的生命，因此救生艙整體結(jié)構(gòu)設(shè)計及抗爆性能的研究具有相當重要的價值。
　　本文首先圍繞可移動式救生艙結(jié)構(gòu)/功能一體化需求，提出了艙體結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本步驟，結(jié)合井下的具體

2、特點，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)計了救生艙幾何模型；其次，ANSYS WORKBENCH中的Explicit dynamics模塊和Autodyn顯式動力學分析軟件聯(lián)合，建立了流-固耦合仿真平臺，結(jié)合TNT當量法，對設(shè)有救生艙的巷道中瓦斯爆炸沖擊波傳播過程進行了數(shù)值模擬；最后，以該救生艙為分析對象，在Ansys Workbench的顯式動力學模塊中模擬了救生艙在超壓載荷作用下的整體動力學響應(yīng)過程。

3、
　　本文初步設(shè)計救生艙時，計算了動載系數(shù)，將動載荷轉(zhuǎn)變?yōu)榱遂o載荷，以此作為許用外壓力，對內(nèi)外蒙皮厚度和螺栓進行了計算，并對加強筋、前后門系統(tǒng)進行了設(shè)計，其中加強筋采用了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，對不同藥量下的超壓曲線進行了分析對比，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度，骨架部分有應(yīng)力集中問題，可能會導(dǎo)致屈服失效。
　　本文以爆炸沖擊波對巷道中障礙物的破壞機理為理論基礎(chǔ)，研究了救生艙與其耦合作用，并分析了所設(shè)計的救生艙在沖擊作用下的整體安全性能，此結(jié)果可對進一步的救生艙改進和關(guān)鍵部件校