巷道内爆炸冲击作用下煤矿救生舱动态响应的数值分析

荣吉利， 刘　迁， 项大林

(北京理工大学 宇航学院，北京　100081)

巷道内爆炸冲击作用下煤矿救生舱动态响应的数值分析

荣吉利， 刘迁， 项大林

(北京理工大学 宇航学院，北京100081)

运用AUTODYN有限元软件，基于流-固耦合方法，分析了某型号圆柱形救生舱在巷道内的冲击响应规律。研究表明，冲击载荷峰值压力为2.14 MPa时，救生舱受前端面和尾端面冲击的最大等效应力均未达到强度极限，迎爆面中心点的最大位移也均未超过失效准则的要求，救生舱强度符合国家标准。当迎爆面换成平面结构时，在相同的爆炸冲击下，救生舱发生了强度失效和变形失效，这说明采用凸出结构的迎爆面可以增强救生舱的抗冲击性能，相关结论对救生舱的设计具有一定工程价值。

救生舱；爆炸冲击；流-固耦合；强度分析；数值模拟

矿井内部工作环境较为复杂，容易发生瓦斯爆炸、煤尘爆炸、火灾以及透水事故等，因此，设计煤矿救生舱，为无法及时逃离事故现场的矿工提供可以保证其生存的密闭空间十分必要。一般来说，救生舱为钢制腔体，整体结构不仅需要具备一定的气密性，而且要求必须具备较好的抗爆与抗冲击性能[1]。

相对于其他采矿业发达的国家，我国对于煤矿救生舱的研制起步较晚，在这方面进行的相关现场调查、基础试验等数据很少。由于缺少设计研发和实际应用等方面的经验，国内救生舱大多通过尝试来进行设计，很少借助爆炸试验来进行验证[2]。评定救生舱的抗冲击性能主要采用实物试验和数值分析方法。……