常德功，李国星，王吉利

(青岛科技大学机电学院，山东青岛266061)

0 引 言

煤炭在我国一次能源生产和消费结构中均占70%左右，其中瓦斯爆炸是煤矿瓦斯灾害的主要类型，且其后果比中毒、窒息和煤矿其他突出事故更严重，当发生矿难时，救生舱可以为矿工提供避难场所［1］，因此，美国、澳大利亚等国家通过法律规定了救生舱及避难所在矿山安全防护体系中的应用，并且对井下救生舱结构强度的分析随之成为了一个重大的研究课题［2-3］。

现有的矿用救生舱，其舱壳外形设计大体可以分为:方形舱，圆形舱。方形舱抗冲击性能最差，所以要使用大量的钢材来弥补，经济性差。圆形舱内部空间小，且内部气瓶等装备不易放置，对国家要求的有效空间很难满足，需要舱段多［4］。

本研究涉及一种新型救生舱，舱段的结构设计采用新的理念解决救生舱设计过程中面临的问题。通过对救生舱工作环境的分析，从舱体所受静载的角度出发，对舱体模型简化并运用ANSYS Workbench有限元分析仿真计算软件对其分析。

1 有限元模型的建立

1.1 救生舱的结构形式

救生舱的大小需要根据国家标准，必须综合考虑避难人数、舱内设备、净容积、隔热、抗冲击性等因素来确定舱体大小。根据《煤矿可移动式硬体救生舱通用技术条件》［5］，救生舱需要达到的设计要求:抗爆冲击能力≥0.3 MPa/300 ms。破坏失效:舱体强度＞强度极限。变形失效:板壳最大变形挠度和变形量 ＞20 mm，梁柱最大变形量＞10 mm。密封失效:连接件位移(无密封条)＞1 mm。……