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瓦斯煤尘爆炸是矿井的主要事故之一,爆炸冲击波通常会造成一定范围内的人员伤亡。为了提高事故后井下遇险人员的生存机率,可行的方法之一是设置救生舱,救生舱的安全性和可靠性非常关键。论文对救生舱在井下的安放位置进行研究,并对舱体结构在冲击波载荷作用下的动力学响应进行有限元数值模拟,根据分析结果提出了救生舱的结构改进措施,以提升救生舱的安全性能。 本论文以矿用救生舱为研究对象,根据《煤矿可移动式硬体救生舱通用技术条件》和救生舱的功能设计要求,完成了一种救生舱的总体方案设计、具体结构设计和气路系统设计,并利用Pro/E软件设计了救生舱的三维模型。 本论文通过研究瓦斯爆炸冲击波的形成机理和传播规律,简化冲击模型,利用流体软件Fluent模拟了冲击气流对救生舱在不同安装位置时的冲击作用,通过模拟分析选择合理的安装位置和固定方式,获取了一种可靠的救生舱防倾覆措施。 本论文通过ANSYS有限元模态分析确定了救生舱自振频率,为避免由冲击波所引起的激振频率而产生共振提供参考依据。根据瓦斯爆炸时冲击波载荷作用下的动力性能特点,对救生舱进行了动态特性分析,研究了舱体法兰、框架、蒙皮、逃生门板和防护密闭门板的应力、应变变化规律,根据分析结果对舱体薄弱部位和结构提出改进方案,完成了具体细节设计,得到了一种结构得到改进的救生舱。 改进后的救生舱验证分析结果表明,舱体的变形量处于安全变形范围之内,舱体材料所承受的最大应力没有超过屈服极限,救生舱刚度和强度符合安全要求,救生舱结构可靠。