本文關(guān)鍵詞：新型可移動(dòng)式礦用救生艙的設(shè)計(jì)與研究

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【摘要】：本文總結(jié)了歷年來國內(nèi)外救生艙的發(fā)展現(xiàn)狀和現(xiàn)有產(chǎn)品的性能，根據(jù)相關(guān)知識(shí)提出并完成新型救生艙的設(shè)計(jì)，并通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚摲治鰧壬撨M(jìn)行了計(jì)算與驗(yàn)證。根據(jù)礦井下的真實(shí)環(huán)境條件，利用有限元和力學(xué)理論對救生艙結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真模擬，包括靜力學(xué)、瞬時(shí)動(dòng)力學(xué)分析以及熱防護(hù)性能的分析。運(yùn)用Pro/E軟件建立參數(shù)化模型，利用HyperMesh對模型進(jìn)行幾何清理和網(wǎng)格劃分，并結(jié)合ANSYS多個(gè)模塊對救生艙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多方面的分析，為新型救生艙結(jié)構(gòu)的可靠性提供了依據(jù)。主要內(nèi)容包括： （1）分析現(xiàn)有救生艙的缺點(diǎn)和不足，利用TRIZ發(fā)明問題解決理論，提出新型救生艙的設(shè)計(jì)方案，并結(jié)合理論計(jì)算完成初步設(shè)計(jì)方案，，利用ANSYSWorkbench對救生艙結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)剛度與強(qiáng)度的分析。通過靜力學(xué)分析獲得了該結(jié)構(gòu)的最大等效應(yīng)力云圖、變形云圖，然后對結(jié)果進(jìn)行了分析與評價(jià)，得出艙體在受0.6MPa壓力時(shí)的最大變形量發(fā)生處和最大等效應(yīng)力集中處，為后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中的參數(shù)設(shè)置提供依據(jù)。 （2）在靜力學(xué)分析的基礎(chǔ)上對救生艙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化分析。利用ANSYSWorkbench的Design Exploration模塊，分析了不同參數(shù)對救生艙結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)力的影響，為救生艙結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。對救生艙結(jié)構(gòu)的尺寸進(jìn)行了初步優(yōu)化，并且對比了優(yōu)化前后救生艙結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度。 （3）對救生艙結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗沖擊性能分析。利用AUTODYN對礦下瓦斯爆炸對艙體的影響進(jìn)行數(shù)值模擬分析，得出艙體受沖擊載荷時(shí)的壓力歷史曲線圖，并對艙體所受壓力歷史曲線進(jìn)行簡化，然后在此基礎(chǔ)上利用LS-DYNA對救生艙的抗沖擊動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行分析，得出艙體在受沖擊載荷時(shí)艙體和外掛殼體的最大等效應(yīng)力、變形的大小，結(jié)果表明優(yōu)化后的艙體符合抗爆要求。 （4）基于ANSYS Workbench對救生艙進(jìn)行熱防護(hù)性能分析。提出艙體隔熱結(jié)構(gòu)并在理論上分析了救生艙結(jié)構(gòu)的隔熱方式，然后利用TransientThermal模塊對救生艙進(jìn)行106h的熱防護(hù)模擬仿真實(shí)驗(yàn)，得到106h各部分隔熱性能云圖和曲線圖，對比分析了新、舊型救生艙結(jié)構(gòu)的隔熱方式，為救生艙內(nèi)部系統(tǒng)的研究提供理論依據(jù)。 綜上所述，本課題主要完成了新型可移動(dòng)式礦用救生艙艙體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這是一種新型的救生艙結(jié)構(gòu)。利用TRIZ發(fā)明問題解決理論提出設(shè)計(jì)方案，多目標(biāo)參數(shù)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化分析研究艙體各個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸對救生艙性能的影響，隱式動(dòng)力學(xué)分析研究巷道爆炸沖擊波的傳播規(guī)律，顯示動(dòng)力學(xué)分析研究艙體的抗暴性能，瞬態(tài)熱分析研究救生艙隔熱結(jié)構(gòu)的熱防護(hù)性能。最后理論驗(yàn)證了新型可移動(dòng)式礦用救生艙的可行性。
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TD774

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本文編號(hào)：1161911