矿用救生舱爆炸高压条件下舱体结构及气密性研究

摘要

救生舱是一种放置在矿井巷道内的救生设备,矿难发生以后为受困矿工提供一个安全可呼吸的密闭空间,目前针对救生舱的强度检验的实物爆破实验方法是破坏性实验,消耗大量的人力物力,救生舱相关理论研究并不多见且无相关抗爆设计标准,在救生舱及类似产品结构设计中还存在一些难点和模糊点。
　　针对上述问题,文章结合《煤矿可移动式硬体救生舱通用技术条件》,采用理论计算、物理实验和数值模拟的方法研究救生舱在巷道内爆炸冲击荷载下的有限元计算方法,将得出的有限元计算结果与物理实验结果、理论计算结果对比验证计算方法的可行性,为救生舱及类似产品设计提供验算方法及设计依据。
　　文章提出了救生舱在煤尘瓦斯爆炸下的有限元计算方法,并采用物理爆炸实验和简单板壳结构在爆炸荷载作用下的塑性变形半经验公式验证了有限元计算方法的可靠性,通过这些计算方法和计算公式对现有不同结构形式的救生舱进行分析比较,得出同等截面积下梯形舱抗爆能力优于平顶舱和弧顶舱、加强筋强度对舱体抗爆强度影响最大的结论;最后对影响救生舱防护密闭门气密性的影响因素进行了分析比较,得出了防护密闭门气密性主要与闭锁机构数量和门框强度成正比的结论。
　　文章通过理论计算、数值模拟与物理爆炸实验结合的方式,首次明确提出了关于救生舱强度的有限元计算方法,并对比分析了影响救生舱在爆炸下的强度的影响因素,得出了救生舱最优的结构形式,为后期救生舱、补给站及类似产品设计提供依据。

目录

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1 绪论

1.1概述

1.2国内外研究现状

1.3存在主要问题

1.4课题研究的目标和内容

1.5研究思路、方法和技术路线

2 计算方法的提出与研究

2.1理论计算

2.2 AUTODYN救生舱流场计算方法描述

2.3 LS-DYNA救生舱强度计算方法描述

3 物理爆炸实验

3.1物理爆炸实验方案

3.2实验情况

3.3实验结果

3.4仿真实验

3.5理论计算结果

3.6本章小结

4 单节舱与整舱计算关系分析

4.1 有限元前处理

4.2计算结果

4.3本章小结

5 救生舱舱体抗爆影响因素分析

5.1计算条件

5.2分析计算

5.3 KJYF-96/8弧顶救生舱计算

5.4结果处理

5.5所加材料重量分析

5.6本章小结

6 门体气密性研究影响因素分析

6.1气密性简介

6.2有限元前处理

6.3计算结果

6.4 结果分析

6.5本章小结

7 结论与展望

7.1结论

7.2主要创新点

7.3展望

参考文献

致谢

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