瓦斯爆炸是煤矿井下极为严重的灾害,一旦发生,将会造成严重的人员伤亡和经济损失。防爆箱一直被广泛应用于有爆炸危险的矿井里面,其内部多安装一些易产生电火花的电气设备,当内部发生燃烧爆炸时,可以有效防止壳体内燃烧的气体传导至壳体外部,避免引发更为严重的爆炸,所以防爆箱壳体的质量对于煤矿井内的安全非常重要。本文从理论分析、数值仿真和实验研究三个角度,对防爆箱内部高温高压流场与壁面双向耦合作用下壳体的力学特性进行分析,旨在为防爆箱壳体的设计优化提供新的方法。本文基于可燃性气体爆炸理论,采用理论分析、数值模拟和实验研究三种方法,对防爆箱内部瓦斯爆炸过程、爆炸冲击波和火焰波传播衰减规律、高温高压流场作用下防爆箱壳体的力学特性进行探讨。首先,利用UG软件建立了防爆箱三维模型,将三维模型和实体模型上表面中心点加速度频响函数曲线进行对比,验证了所建立的防爆箱三维模型是准确的、可靠的。其次,通过 ANSYS Workbench 中 Fluent、Transient structural 和 System coupling模块模拟了防爆箱内部的瓦斯爆炸过程,得到防爆箱内部温度、压力随时间变化的云图,同时分析了防爆箱内部高温高压流场与壁面双向耦合作用下壳体的力学特性。再次,搭建了相应的实验台架,完成了防爆箱内部瓦斯燃烧爆炸实验,实验测得了爆炸压力曲线、壳体表面关键点应变曲线,并将数值模拟的结果与实验结果对比,两者吻合良好,验证了本论文所采用数值模拟方法的准确性。最后,在前面研究基础上,本文探究了四种不同形状的加强筋对防爆箱壳体应力特性的影响规律,分析了加强筋尺寸、倒角半径对壳体应力特性的影响规律,最后探讨了防爆箱几何参数(防爆箱尺寸、壳体厚度、加强筋尺寸)对壳体应力特性的综合影响规律,为防爆箱的设计优化提供了一定的参考依据。本文所提出的基于数值模拟的防爆箱壳体力学特性分析方法,不仅可以提升防爆箱生产设计水平,而且能够大大缩短防爆箱生产研发周期,降低生产成本。