本文關(guān)鍵詞：礦用救生艙整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及抗爆性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國作為煤產(chǎn)大國,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,對設(shè)有救生艙的巷道中瓦斯爆炸沖擊波傳播過程進(jìn)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(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)過程。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,對內(nèi)外蒙皮厚度和螺栓進(jìn)行了計(jì)算,并對加強(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,對不同藥量下的超壓曲線進(jìn)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,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)力集中問題,可能會(huì)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(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)果可對進(jìn)一步的救生艙改進(jìn)和關(guān)鍵部件校核提供參考和依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：救生艙 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 超壓曲線 動(dòng)態(tài)響應(yīng) 流固耦合
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD774
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 研究背景及研究意義11-12
• 1.2 井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)概述及礦用救生艙研究動(dòng)態(tài)12-16
• 1.2.1 井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)12-13
• 1.2.2 國內(nèi)外救生艙研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 瓦斯爆炸理論及研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3.1 瓦斯爆炸研究16-17
• 1.3.2 巷道障礙物對巷道瓦斯爆炸影響的研究17-18
• 1.4 救生艙的設(shè)計(jì)及抗爆性能數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀18-21
• 1.4.1 救生艙表面載荷研究及整體設(shè)計(jì)研究18-19
• 1.4.2 救生艙局部設(shè)計(jì)研究19-21
• 1.5 本文研究內(nèi)容及技術(shù)路線21-25
• 1.5.1 本文研究內(nèi)容21-22
• 1.5.2 設(shè)計(jì)可移動(dòng)式救生艙的技術(shù)路線22-25
• 第二章 可移動(dòng)式救生艙的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25-39
• 2.1 可移動(dòng)式救生艙概述25-26
• 2.1.1 礦用救生艙簡介25
• 2.1.2 可移動(dòng)式救生艙的組成及功用25-26
• 2.1.3 可移動(dòng)式救生艙的設(shè)計(jì)要求及技術(shù)指標(biāo)26
• 2.2 可移動(dòng)式救生艙主要尺寸設(shè)計(jì)26-36
• 2.2.1 救生艙形狀及尺寸設(shè)計(jì)27-29
• 2.2.2 救生艙內(nèi)外蒙皮厚度計(jì)算及加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)29-34
• 2.2.3 救生艙前后門系統(tǒng)設(shè)計(jì)34-35
• 2.2.4 救生艙法蘭設(shè)計(jì)及法蘭緊固螺栓計(jì)算35-36
• 2.3 救生艙的整體三維模型建立36-38
• 2.4 小結(jié)38-39
• 第三章 爆炸模型建立及沖擊波載荷計(jì)算39-53
• 3.1 引言39
• 3.2 瓦斯爆炸基本理論及TNT當(dāng)量計(jì)算39-41
• 3.2.1 瓦斯爆炸理論39-40
• 3.2.2 爆炸要求40
• 3.2.3 TNT當(dāng)量數(shù)值計(jì)算40-41
• 3.3 巷道模型建立及沖擊波載荷計(jì)算41-45
• 3.3.1 ANSYS AUTODYN簡介41-42
• 3.3.2 救生艙有限元模型42-43
• 3.3.3 巷道及炸藥有限元模型43-44
• 3.3.4 材料參數(shù)與狀態(tài)方程44-45
• 3.3.5 分析設(shè)定45
• 3.4 數(shù)值模擬結(jié)果與分析45-51
• 3.4.1 不同TNT藥量下迎爆面爆炸超壓45-47
• 3.4.2 78.24kgTNT藥量下巷道壓力云圖結(jié)果47-49
• 3.4.3 救生艙各表面超壓曲線49-51
• 3.5 小結(jié)51-53
• 第四章 救生艙整體抗爆性能研究53-77
• 4.1 引言53
• 4.2 救生艙有限元計(jì)算模型53-61
• 4.2.1 Ansys Workbench分析模塊選擇53-54
• 4.2.2 救生艙幾何模型54-55
• 4.2.3 網(wǎng)格劃分55-59
• 4.2.4 材料參數(shù)59-60
• 4.2.5 載荷及邊界約束條件60-61
• 4.3 計(jì)算結(jié)果與分析61-75
• 4.3.1 救生艙整體響應(yīng)結(jié)果62-66
• 4.3.2 前門響應(yīng)結(jié)果66-68
• 4.3.3 后門系統(tǒng)結(jié)果68-70
• 4.3.4 法蘭結(jié)果70-72
• 4.3.5 外蒙皮結(jié)果72-75
• 4.4 小結(jié)75-77
• 第五章 全文總結(jié)與工作展望77-79
• 5.1 工作總結(jié)77-78
• 5.2 研究的不足與展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 致謝85-87
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研成果87

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4 記者 吳宇　吳陳;世博會(huì)智利館將展礦難救生艙[N];新華每日電訊;2010年

5 王歡　整理;救生艙：礦難中的生命庇護(hù)所[N];中國礦業(yè)報(bào);2010年

6 記者 陳波;重慶造救生艙下月正式下井[N];重慶日報(bào);2010年

7 本報(bào)記者 任s，

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