避难硐室密闭门的抗冲击结构设计

避难硐室密闭门的抗冲击结构设计

外侧防护密闭门对抗冲击性能要求较高，门扇设计为钢制式梁板结构，采用独特的具有一定弧度的低合金高强度钢 16Mn 材质的弧形壳板与弧形加强支撑板、固定板组合焊接的方式加工而成。弧形门扇俯视剖面结构。

与传统的平面形状壳板相比，弧形壳板抵抗爆炸冲击的能力更强。其力学原理: 作用在弧形壳板上的任意方向上的爆炸冲击力可以分解为 2 个分力，一个是垂直于弧形壳板的分力，另一个是平行于弧形壳板切线的分力。平行于弧形切线的分力由于对称，互相抵消，最终作用于弧形壳板的力就分解为垂直作用于门体的力，其小于原来的作用力，该弧形结构削弱了爆炸冲击力。在门扇内部设计横向支撑板与纵向支撑板形成梁格与固定板组合焊接的结构，内外板面材料均选用低合金高强度钢，起到支撑加固的作用，保证有较高的强度，整体结构刚性好，具有较强的抵抗爆炸冲击的能力。

针对避难硐室密闭门抗冲击结构的设计，用专业有限元分析软件对该防护密闭门简化三维模型进行了有限元模拟分析。通过对防护密闭门的正面加载 1 MPa 的静压冲击载荷、对门扇四周施加简化约束、划分网格及局部应力集中处细化网格、求解器求解等步骤，得到弧形门扇的静态位移、应变、应力分析结果。最大应力集中处，其应力值为 23. 832 ～ 7． 470 ×107 Pa，集中分布在下限，应力在许用的安全范围内。从以上节点静态位移、应变、应力分析图可以看出: 应用有限元分析软件进行模拟分析时，对避难硐室密闭门加载的是正面冲击的静压载荷，得到的结果是其应力、应变均较小，均在矿用产品要求的许用应变、应力安全范围之内。在煤矿井下爆炸的环境下，防护门受到的是侧面瞬时冲击破坏，爆炸冲击力远小于正面冲击，作用时间也极短。因此，有限元分析结果可以证明该防护密闭门的抗冲击结构设计是安