家用救生舱的静载和冲击载荷分析及优化设计

发布时间：2020-04-26 17:19

【摘要】：家用救生舱是一种应用于家居环境的应急避险设备,具有良好的结构强度、抗冲击能力、密封性以及隔热保温能力,能够抵抗重物冲击,隔绝有毒有害气体,形成安全有效的生存空间,保障内部避险人员的生命安全,降低火灾、地震等突发事故造成的人员伤亡。舱体结构是家用救生舱的骨架,其他部件和内部设备都必须依附之上,是承受外部载荷的主要部件,直接影响着整体的结构强度,对其研究有着重要意义。有限元法是通用的数值计算方法,广泛用于解决各种工程仿真问题,是产品设计和工程分析的重要工具和手段。参照矿用救生舱的通用技术条件,初步设计了4种舱体结构方案,运用有限元方法,建立相应的有限元计算模型,对每种结构进行静载仿真分析,选取强度较好的方案作为舱体结构,进行后续的分析与优化。模拟实际情况,对舱体进行冲击载荷分析,包括重物坠落对舱体结构造成的冲击,以及舱体跌落对自身造成的冲击,研究分析舱体结构的抗冲击能力。在结构分析的基础上,针对影响舱体结构强度的多个因素进行多目标优化,得到一组最优解,据此重构舱体模型,重新进行静载分析,并与优化前作对比。依据拓扑优化理论,对舱体前端面及舱体中段进行拓扑优化设计,得到内部加强筋的合理布置,进一步提升舱体结构性能,为家用救生舱的结构设计和优化提供参考。
【图文】：

救生舱,舱体

门应对这些情况的特殊装置，能够为遇险人员提供一个紧急避难空间，从而在事故和突发灾难中保障人们的生命财产安全[1]。救生舱就是这样一种特殊装置，一般为坚固密闭的舱体结构，可以在突发事形成安全空间，供遇险人员躲避灾难。救生舱的舱体结构能够有效抵抗坠物冲绝事故中产生的浓烟、剧毒等有害气体。舱体内部配备生存保障系统，能够为人员提供生存必需的氧气、水等，从而争取较长的生存时间，延长救援时间。舱内部装有通讯设备，被困人员可以与外界取得联系，引导救援人员顺利施救效保障避险人员的生命安全[2]。家用救生舱则是一种应用于家居环境的救生舱，体积较小，有球体形、椭球形方体形、柱形等多种形状，也可以设计成储物间或其他家具的形状，一物多用[3]救生舱的使用环境特殊，舱体结构需要具备足够的强度和抗冲击能力，也要好的密封性能以及防火、隔热和保温能力，因此通常用刚性材料和柔性材料合配构成舱体结构。根据救生舱应用的具体场合，可把救生舱分为以下几类：航生舱、航空救生舱、航海救生舱、矿用救生舱和家用救生舱等。现阶段应用较救生舱主要为矿用救生舱[4]。

建筑物,火灾,灾害事故,静安区

图 1.2 地震中倒塌的建筑物Fig 1.2 Collapsed buildings in the earthquake，火灾也是建筑物中经常发生的灾害事故，严重危害人 12 月 25 日，河南省洛阳市发生特大火灾，，致使 309 2 月 2 日，黑龙江省哈尔滨市某酒店突发火灾，造成10 年 11 月 15 日，上海市静安区一栋高层建筑发生火
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH122

【参考文献】