新型可移动式矿用救生舱的设计与研究

发布时间：2017-11-09 12:31

  本文关键词：新型可移动式矿用救生舱的设计与研究

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【摘要】：本文总结了历年来国内外救生舱的发展现状和现有产品的性能，根据相关知识提出并完成新型救生舱的设计，并通过严谨的理论分析对救生舱进行了计算与验证。根据矿井下的真实环境条件，利用有限元和力学理论对救生舱结构进行仿真模拟，包括静力学、瞬时动力学分析以及热防护性能的分析。运用Pro/E软件建立参数化模型，利用HyperMesh对模型进行几何清理和网格划分，并结合ANSYS多个模块对救生舱结构进行了多方面的分析，为新型救生舱结构的可靠性提供了依据。主要内容包括： （1）分析现有救生舱的缺点和不足，利用TRIZ发明问题解决理论，提出新型救生舱的设计方案，并结合理论计算完成初步设计方案，，利用ANSYSWorkbench对救生舱结构进行静态刚度与强度的分析。通过静力学分析获得了该结构的最大等效应力云图、变形云图，然后对结果进行了分析与评价，得出舱体在受0.6MPa压力时的最大变形量发生处和最大等效应力集中处，为后续的优化设计中的参数设置提供依据。 （2）在静力学分析的基础上对救生舱结构进行了优化分析。利用ANSYSWorkbench的Design Exploration模块，分析了不同参数对救生舱结构变形、应力的影响，为救生舱结构的优化设计提供了基础。对救生舱结构的尺寸进行了初步优化，并且对比了优化前后救生舱结构刚度和强度。 （3）对救生舱结构进行抗冲击性能分析。利用AUTODYN对矿下瓦斯爆炸对舱体的影响进行数值模拟分析，得出舱体受冲击载荷时的压力历史曲线图，并对舱体所受压力历史曲线进行简化，然后在此基础上利用LS-DYNA对救生舱的抗冲击动力响应进行分析，得出舱体在受冲击载荷时舱体和外挂壳体的最大等效应力、变形的大小，结果表明优化后的舱体符合抗爆要求。 （4）基于ANSYS Workbench对救生舱进行热防护性能分析。提出舱体隔热结构并在理论上分析了救生舱结构的隔热方式，然后利用TransientThermal模块对救生舱进行106h的热防护模拟仿真实验，得到106h各部分隔热性能云图和曲线图，对比分析了新、旧型救生舱结构的隔热方式，为救生舱内部系统的研究提供理论依据。 综上所述，本课题主要完成了新型可移动式矿用救生舱舱体的结构设计，这是一种新型的救生舱结构。利用TRIZ发明问题解决理论提出设计方案，多目标参数驱动优化分析研究舱体各个结构尺寸对救生舱性能的影响，隐式动力学分析研究巷道爆炸冲击波的传播规律，显示动力学分析研究舱体的抗暴性能，瞬态热分析研究救生舱隔热结构的热防护性能。最后理论验证了新型可移动式矿用救生舱的可行性。
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD774

【参考文献】

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本文编号：1161911