本文關鍵詞：新型礦用救生艙艙體結(jié)構(gòu)設計及參數(shù)優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前礦用救生艙艙體只在生存艙裝有應急逃生口作為礦工逃生出口，存在當發(fā)生瓦斯爆炸事故時沖擊載荷過大艙體前門嚴重變形及發(fā)生透水事故時員工無法順利進入生存艙的安全隱患問題。本論文針對以上問題，設計出四款應急逃生口在過渡艙和生存艙側(cè)面及頂部不同位置的新型救生艙艙體結(jié)構(gòu)，以降低救生艙在使用過程中的安全隱患問題。利用LS-DYNA軟件對設計的艙體進行不同沖擊載荷、材料和幾何參數(shù)下的數(shù)值模擬計算，對比分析救生艙艙體抗爆性能和成本，，獲得艙體優(yōu)化參數(shù)推薦值，從而降低救生艙艙體的研發(fā)成本。本論文主要的研究內(nèi)容如下： (1)對目前國內(nèi)外礦用救生艙艙體研究現(xiàn)狀及煤礦實際使用環(huán)境進行分析，煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故時，瓦斯爆炸沖擊波沿巷道傳播過程中，壓力迅速上升而后由于摩擦和粘性作用，壓力波處于衰減狀態(tài)，但并不是單調(diào)衰減，從而確定救生艙艙體承受的沖擊載荷可近似認為承載瞬時脈沖載荷，根據(jù)規(guī)范要求中提出的抗流場最大峰值超壓不小于2×0.3MPa（2為安全系數(shù)），將救生艙艙體承受的載荷確定為不小于0.6MPa的沖擊載荷，建立壓力-時間曲線； (2)對救生艙數(shù)值模擬軟件的實現(xiàn)及有限元分析方法進行研究，建立兩種符合我國煤礦井下實際情況的數(shù)值模擬試驗解決方案：煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故時，瓦斯爆炸沖擊波對艙體各面進行沖擊，為了得到艙體在最大沖擊載荷下各側(cè)面能夠承受的抗爆沖擊能力，利用有限元軟件LS-DYNA對艙體前面、后面、左面和右面分別加載；瓦斯爆炸氣體沿放置救生艙的巷道傳播，沖擊波對艙體各個面同時產(chǎn)生沖擊力，為了準確計算救生艙艙體能夠承受的抗爆沖擊能力，對艙體各側(cè)面同時加載； (3)針對上述救生艙艙體存在的安全隱患問題，本論文設計了四款救生艙，分別為應急逃生口在過渡艙右側(cè)面和第三節(jié)生存艙左側(cè)面的A型救生艙，應急逃生口在過渡艙右側(cè)面和第二節(jié)生存艙左側(cè)面的B型救生艙，應急逃生口在過渡艙右側(cè)面和第一節(jié)生存艙左側(cè)面的C型救生艙，應急逃生口在過渡艙右側(cè)面、第一節(jié)生存艙左側(cè)面和第二節(jié)生存艙頂部的D型救生艙； (4)利用有限元軟件ANSYS/LS-DYNA對設計的救生艙艙體進行動態(tài)數(shù)值模擬分析計算，得到其應力、位移分布規(guī)律，并對艙體抗爆安全性能進行分析，通過綜合對比分析設計的幾款艙體抗爆強度和礦工逃生路線等因素，確定較好的艙體結(jié)構(gòu)模型； (5)對較好的艙體結(jié)構(gòu)模型進行不同沖擊載荷、不同幾何參數(shù)下的數(shù)值模擬計算及抗爆性能分析，在保證抗爆沖擊性能安全規(guī)范要求情況下，獲取不同瓦斯爆炸沖擊載荷下的救生艙艙體優(yōu)化參數(shù)與應力、位移變化關系的模擬數(shù)據(jù)，為滿足我國煤礦井下不同環(huán)境需求的救生艙艙體研發(fā)提供一定理論參考依據(jù)。
【關鍵詞】：救生艙艙體 抗爆性能分析 數(shù)值模擬 參數(shù)優(yōu)化
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TD774
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 選題背景及研究意義9-10
• 1.2 救生艙國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 研究內(nèi)容及技術路線11-15
• 1.3.1 研究內(nèi)容11-12
• 1.3.2 技術路線12-15
• 2 救生艙艙體結(jié)構(gòu)設計15-19
• 2.1 救生艙艙體概述15-16
• 2.1.1 救生艙艙體分類簡介15
• 2.1.2 救生艙艙體結(jié)構(gòu)組成及功能15-16
• 2.2 救生艙艙體結(jié)構(gòu)設計16-18
• 2.2.1 艙體結(jié)構(gòu)設計方案16-17
• 2.2.2 艙體幾何模型尺寸及材料參數(shù)17-18
• 2.3 本章小結(jié)18-19
• 3 不同救生艙艙體結(jié)構(gòu)抗爆性能模擬計算及對比分析19-27
• 3.1 救生艙艙體有限元分析方法19-20
• 3.1.1 艙體數(shù)值模擬試驗解決方案建立19-20
• 3.1.2 艙體有限元模型建立20
• 3.2 救生艙艙體承受的動態(tài)載荷曲線確定20-22
• 3.2.1 艙體承受沖擊載荷變化規(guī)律分析20-21
• 3.2.2 艙體加載載荷曲線21-22
• 3.3 救生艙艙體數(shù)值模擬計算及抗爆性能對比分析22-26
• 3.3.1 艙體數(shù)值模擬計算及應力分布規(guī)律分析22-25
• 3.3.2 艙體抗爆性能對比分析及較優(yōu)結(jié)構(gòu)確定25-26
• 3.4 本章小結(jié)26-27
• 4 系列救生艙艙體抗爆性能模擬計算及優(yōu)化參數(shù)值確定27-60
• 4.1 不同厚度、材料及沖擊載荷下艙體模型計算分析28-56
• 4.1.1 Q345 材料不同沖擊載荷、厚度下艙體模擬計算28-38
• 4.1.2 Q235 材料不同沖擊載荷、厚度下艙體模擬計算38-48
• 4.1.3 Q195 材料 0.6MPa 沖擊載荷下 8mm 厚艙體模擬計算48
• 4.1.4 Q215 材料不同沖擊載荷、厚度艙體模擬計算48-50
• 4.1.5 Q295 材料不同沖擊載荷、厚度下艙體模擬計算50-51
• 4.1.6 Q390 材料不同沖擊載荷、厚度下艙體模擬計算51-53
• 4.1.7 Q420 材料不同沖擊載荷、厚度下艙體模擬計算53-55
• 4.1.8 Q460 材料不同沖擊載荷、厚度下艙體模擬計算55-56
• 4.2 救生艙艙體抗爆性能綜合分析56-58
• 4.3 不同需求的救生艙艙體優(yōu)化參數(shù)推薦值建立58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 5 結(jié)論與展望60-62
• 5.1 結(jié)論60-61
• 5.2 展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-66
• 附錄66

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 徐國強;;2012搜選你的“救生艙”[J];礦業(yè)裝備;2012年11期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 方海峰;煤礦井下救生艙及硐室防護結(jié)構(gòu)動力學研究[D];中國礦業(yè)大學;2012年

2 李長錄;煤礦井下緊急避險關鍵裝備的數(shù)值模擬分析與研制[D];中國礦業(yè)大學（北京）;2013年

  本文關鍵詞：新型礦用救生艙艙體結(jié)構(gòu)設計及參數(shù)優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：299529