家用救生舱的概念设计

针对在地震、火灾等突发的自然灾难中房屋建筑遭到严重的损害后住宅内的被困人员生命无法得到保障的问题,设计出了一种可以保障被困人员生命安全的新型家用救生舱;对该救生舱的总体设计方案进行了简要介绍,给出了救生舱的结构简图;利用有限元分析软件对救生舱舱体进行了静载分析,根据得到的舱体表面应力云图和位移形变云图对舱体抗冲击性进行了强化;提出了提高该救生舱耐温隔热能力的舱壁结构设计;设计了可以满足被困人员生存需求的救生舱内部生存保障设备。研究结果表明,该家用救生舱不仅抗冲击、耐高温、密闭性好,且其完善的保障设施能为被困人员提供一个稳定可靠的维生空间。

地震载荷下家用救生舱的瞬态动力学分析

针对家用救生舱舱体的整体抗震性能对其结构稳定性及舱内人员安全的直接影响,利用ANSYS Workbench有限元软件对一种家用救生舱的舱体进行了瞬态动力学分析,得到了舱体位移形变云图。借助于位移形变云图分析地震过程中舱体的最大位移形变以及响应的时间点,判断舱体是否满足设计要求,找出了舱体的薄弱环节并提出了改进意见。建立了一个多目标优化设计模型,将救生舱舱体厚度、加强筋尺寸作为优化变量,将救生舱质量、最大等效应力和最大总形变量作为优化目标,利用Pro/E与AWE协同优化技术对舱体进行了优化,并对优化后的救生舱重新进行了瞬态动力学模拟分析。研究结果表明,优化后的救生舱整体强度和刚度均得以提高,对家用救生舱的设计和抗震能力的评价具有理论指导意义。

防火型家用救生舱舱体热环境与结构优化研究

为优化防火型家用救生舱舱体隔热设计,提出了适用于火灾工况的多重绝热结构设计方法,采用数值模拟和实验的方法研究了防火型家用救生舱舱体的温度分布,分析了12种不同围护结构形式下舱体的绝热保温性能,获得多重绝热结构的最优厚度及绝热材料的最优配比。研究成果可为防火型家用救生舱的隔热设计提供一定的理论支撑和工程设计参考。

围护结构材料对防火型家用救生舱绝热性能的影响分析

火灾发生后,室内处于高温状态,救生舱主要通过良好的隔热性能和适宜的制冷系统来满足高层被困人员的生存环境需求。建立了防火型家用救生舱围护结构的数值模型,计算分析了有/无相变填充层下围护结构的绝热性能,并且优化了含相变填充层的舱体围护结构。结果表明:针对防火型家用救生舱的隔热结构,加设相变填充层能够有效降低围护结构的整体厚度,且无需配置相关制冷设施,提高了救生舱的有效容积;另外,优化含相变填充层的舱体围护结构时,不仅需要考虑舱内温度,还要考虑多重绝热结构下每种保温材料的适用温度。