煤矿井下救生舱壳体的强度分析与结构优化

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在我国大部分矿井中,瓦斯煤尘爆炸、顶板坍塌、水灾、火灾等事故的发生率非常高,不仅造成了严重的经济损失,还导致大量的人员伤亡。因此,世界各国都在大力研制井下救生舱,为事故发生时来不及撤离的工作人员提供安全的避险空间。救生舱能够抵御外界的爆炸冲击,还能为被困人员提供水、食物和氧气,隔绝和去除有毒有害气体,为被困人员提供良好的生存环境,使其获得一定的生存时间。在避险的同时,被困人员还可以通过舱内的通讯设施,为外界救援指明方向。因此,救生舱的抗爆性能就显得至关重要。本项目通过分析国内外相关文献,针对矿用可移动式救生舱,利用ANSYS和LS-DYNA软件建立矿用可移动式救生舱壳体三维有限元模型。模拟了等效三角波爆炸冲击荷载作用下矿用可移动式救生舱壳体的动态响应。通过以上数值模拟,确定救生舱壳体动态承载能力和变形模式,给出瓦斯/瓦斯煤尘爆炸超压与救生舱承载能力和变形模式的变化规律。根据分析结果,对救生舱的结构进行了优化分析,为救生舱设计、抗冲击能力的评价提供理论指导和依据。通过对救生舱壳体的动态分析,可以判断该救生舱结构能承受峰值超压为正门0.6MPa、其他面0.3MPa、作用时间为300ms的冲击荷载作用,结构强度满足要求,刚度也满足位移要求。通过结构优化,在强度和刚度满足要求的条件下,节省了材料和成本。
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