肖磊明，叶文华，冯 阳，陈阳明，程 科

(南京航空航天大学机电学院，江苏 南京 210016)

随着当今世界制造业的高速发展，人类对金属的消费也日益增长，需求量不断上升,由此产生了大量的废金属。废金属破碎过程中可能会破碎到危险物料(液化气罐、油漆桶等)而发生爆炸。对于破碎机的研究，Russo等[1]基于破碎机实验样机研究了破碎机工作功率、破碎颗粒度和混合物分离率的关系。王忠生等[2]设计了针对煤矿炸药破碎机的水环轴端密封和隔爆装置。而对于可燃性气体爆炸的研究，Clutter等[3]采用CFD(computational fluid dynamics,计算流体动力学)与爆炸分析理论，建立了可燃性气体爆炸的状态方程；胡可[4]研究了钢储结构内部可燃性气体爆炸冲击的动态响应过程。

对于破碎机结构，锤头捶打的底板需要足够的强度和厚度，但是破碎机箱体的壁面受到的动力冲击大多来自于腔内的爆炸冲击力，而传统的废金属破碎机为了保证生产的安全性，将破碎机箱体的壁厚都设计得非常厚，加工成本较高。

本文主要在上述背景下，基于废金属破碎机样机进行了可燃性气体爆炸仿真，并进行了爆炸的流固耦合分析，通过对比不同厚度壁面的爆炸动力响应，确定废金属破碎机样机的合理壁厚。

1 破碎机样机结构及有限元建模

1.1 破碎机样机箱体结构

图1是废金属破碎机样机结构图，为了保证计算结果的准确性，模拟的计算区域是箱体内部空间，因此箱体的骨架、筋肋等结构可以忽略。假设爆炸发生时入料口被传送带及运送的废金属完全堵塞，用圆筒代替锤头结构，破碎机物理样机的尺寸为868 mm×584 mm×900 mm。……