Säkerhetsfaktor

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 5 maj 2019; kontroller kräver 4 redigeringar .

Säkerhetsfaktorn är ett värde som visar en konstruktions förmåga att motstå de belastningar som påförs den över de beräknade. Närvaron av en säkerhetsmarginal ger ytterligare tillförlitlighet hos strukturen för att undvika skador och förstörelse i händelse av eventuella konstruktions-, tillverknings- eller driftfel.

Den allmänna formeln för säkerhetsfaktorn är:

$n={\frac {S}{T))$

var är det högsta tillåtna värdet för den aktuella kvantiteten (kraft, spänning , förskjutning, etc.); Värdet erhölls under mekanisk provning av materialet. $S$

$T$ är det beräknade värdet av denna kvantitet.

Värdet väljs i enlighet med kriteriet för designprestanda.

Prestationskriteriet är uppfyllt om

$n>\left[n\right]$ ,

var är den lägsta tillåtna säkerhetsfaktorn. $\left[n\right]$

Det finns inga strikta metoder för att välja acceptabla säkerhetsfaktorer, eftersom faktorn är ett mått på okunnighet om alla faktorer som påverkar konstruktionens funktion. Valet görs på grundval av drifterfarenhet av liknande strukturer. Varje bransch har sina egna regler som definierar acceptabla säkerhetsfaktorer. De minsta koefficienterna används inom flygindustrin, på grund av stränga krav på strukturens vikt. Mycket stora reserver (cirka 4 ... 6) används för lyftutrustning , särskilt för att transportera människor (för en passagerarhisskabel når koefficienten 10).

Relaterade kvantiteter används också i västerländsk litteratur:

$s=n-1$ ( säkerhetsmarginal );
$RF={\frac {1}{n))$ ( omvänd faktor ).

I mekanik

Beroende på prestationskriterier

Inom mekanik används följande prestandakriterier:

Styrka:
- Enligt tillåtna spänningar;
- För ultimata belastningar;
Deformerbarhet;
Formstabilitet:
- Allmän;
- lokal;
Positionsstabilitet :
- Glidmotstånd;
- Tippmotstånd;
Påverkan på andra strukturer;
Funktionsutförande.

Överväg beräkningen av säkerhetsfaktorn för vart och ett av dessa kriterier.

Hållbarhet

Vid beräkning av hållfastheten för tillåtna spänningar beräknas säkerhetsfaktorn med hjälp av följande formel:

$n={\frac {R_{c}}{R_{max}}}$

var är den maximala stressen i kroppens volym; ${\displaystyle R_{max))$

$R_{c}$ - tillåten spänning.

Som den maximala spänningen kan tas:

Normal spänning;
skjuvspänning;
motsvarande spänning.

Följande kan tas som tillåten spänning:

Sträckstyrka ,
Draghållfasthet (draghållfasthet),
Gräns för långsiktig styrka ,
krypgräns .

I det här fallet kan de experimentellt erhållna värdena för tillåtna spänningar multipliceras med korrigeringsfaktorer beroende på olika faktorer. Så när man beräknar utrustningen för rymdkomplex enligt kraven i GOST R 51282-99, införs en koefficient som beror på spänningstillståndets natur ( böjning av tunna sektioner, böjning av massiva sektioner, krossning, etc.) [ 1] . $K_{{sp}}$

Vid beräkning av hållfastheten för slutlaster beräknas säkerhetsfaktorn med formeln:

$n={\frac {R_{c}}{R_{max}}}$

var är designbelastningen; ${\displaystyle R_{max))$

$R_{c}$ - kritisk belastning, vilket leder till en överträdelse av designen ( begränsningstillstånd ). Så, vid beräkning av balkar för böjning i plastområdet, tas lasten som motsvarar övergången av någon sektion till plasttillståndet ( plastgångjärn ) som lasten. $R_{c}$

Den tillåtna säkerhetsfaktorn för hållfasthetsanalys kan bero på följande faktorer:

Kritiskhet av strukturella misslyckanden;
Samband mellan draghållfasthet och sträckgräns. Ju närmare de är, desto större bör marginalen vara;
Närvaron av härdande värmebehandling och graden av kontroll av dess kvalitet. I närvaro av värmebehandling ökar de tillåtna spänningarna, men deras spridning ökar också, beroende på kvaliteten på bearbetningen;
Redovisning av lastavvikelser i ogynnsam riktning.

Formstabilitet

Säkerhetsfaktorn beräknas med formeln:

$n={\frac {P_{cr}}{P}}$

var är designbelastningen; $P$

${\displaystyle P_{cr))$ - belastning som motsvarar förlusten av stabilitet eller uppkomsten av möjligheten till existensen av nya former av jämvikt i systemet.

Under verkan av flera belastningar (krafter, moment, tryck, etc.) tas det minsta antalet som sådant att, med samtidig applicering av belastningar , förlust av stabilitet är möjlig. ${\displaystyle P_{1},P_{2},...P_{k))$ $n$ ${\displaystyle n\cdot P_{1},n\cdot P_{2},...n\cdot P_{k))$

Deformerbarhet

Deformerbarhetssäkerhetsfaktorn beräknas med formlerna:

${\displaystyle n_{d}={\frac {[\Delta ]}{\Delta _{e))))$ eller ${\displaystyle n_{d}={\frac {[\Theta ]}{\Theta _{e))))$

där - tillåtna förskjutningar respektive rotationsvinklar; $[\Delta ],[\Theta ]$

${\displaystyle \Delta _{e},\Theta _{e))$ - förskjutningar och vridningsvinklar vid designpunkten.

Hållbarhet

Vid beräkning av stabiliteten mot vältning beräknas säkerhetsfaktorn med formeln:

$n={\frac {M_{v}}{M_{o}}}$

var är återställningsmomentet i förhållande till den givna vändningskanten, är vändmomentet i förhållande till denna kant. $M_{v}$ $M_{o}$

Vid beräkning av halkmotstånd beräknas säkerhetsfaktorn med formeln:

${\displaystyle n={\frac {P_{sc}}{P_{sdv))))$

där är resultanten av vidhäftningskrafterna i ett givet glidplan, är resultanten av skjuvkrafterna i detta plan. ${\displaystyle P_{sc))$ ${\displaystyle P_{sdv))$

För kopplingen i en bil beräknas kopplingssäkerhetsfaktorn:

$n_{sc}={\frac {M_{tr}}{M_{kr}}}$

var är momentet för friktionskrafterna i kopplingen; ${\displaystyle M_{tr))$

${\displaystyle M_{kr))$ - maximalt vridmoment på axeln .

Effekter på andra strukturer

Icke-överskridandeberäkningen kan göras:

accelerationer ;
Belastningar (krafter, moment);
Specifika tryck ;
Rörelser.

Till exempel kan de tillåtna krafterna och momenten som verkar på raketkroppen under transport från sidan av transportenheten normaliseras. När man studerar en bils dynamik normaliseras vibrationsaccelerationerna som verkar på föraren.

Funktionsutförande

För hydrauliska cylindrar finns konceptet med en kraftsäkerhetsfaktor som förhållandet mellan den last som utvecklas av cylindern och den externa lasten : $N$ $R$

$n={\frac {N}{R))$

Beroende på arbetsförhållanden

Beroende på typen av struktur, kriticiteten av dess misslyckande, kan beräkningen göras för olika förhållanden:

arbetare;
Begränsa;
nödsituation;
Testvillkor;
installationsförhållanden;

Driftförhållanden påverkar valet av konstruktionsbelastningar och tillåtna säkerhetsfaktorer.

I ljusteknik

Vid beräkning av belysningssystem är säkerhetsfaktorn en koefficient som tar hänsyn till minskningen av KEO och belysning under drift på grund av föroreningar och åldring av genomskinliga fyllningar i ljusöppningar, ljuskällor (lampor) och armaturer , samt en minskning av reflekterande egenskaper hos rumsytor [2] . $K_{\text{3))$

Normativa dokument

Detta avsnitt innehåller normativa dokument som reglerar beräkning och val av tillåten säkerhetsfaktor för olika utföranden.

Konstruktionstyp	förordningar
Konstruktionstyp	Ryssland	USA	europeiska unionen
tryckkärl	GOST R 52857.1-2007, GOST 14249-89, GOST 25215-82	ASME-panna och tryckkärlskod	Direktiv 2014/68/EU (PED) [3]
Markutrustning av raket- och rymdkomplex	GOST R 51282-99
Rörledningar och utrustning för kärnkraftverk	PNAE G-7-002-86	ASME-panna och tryckkärlskod
växlar	GOST 21354-87
Pannor och rörledningar för ånga och varmvatten	RD 10-249-98	ASME-panna och tryckkärlskod

Anteckningar

↑ GOST R 51282-99. Teknisk utrustning för uppskjutning och tekniska komplex av raket- och rymdkomplex. Design- och teststandarder . Hämtad 27 augusti 2015. Arkiverad från originalet 4 mars 2016. (obestämd)
↑ Byggregler och regler SNiP 23-05-95 "Naturlig och artificiell belysning" (godkänd av dekretet från Ryska federationens byggministerium av den 2 augusti 1995 N 18-78) (som ändrat och kompletterat) . Hämtad 28 augusti 2015. Arkiverad från originalet 22 juli 2015. (obestämd)
↑ Direktiv om tryckutrustning - Tillväxt - Europeiska kommissionen . Tillväxt. Hämtad 26 juli 2016. Arkiverad från originalet 28 juli 2016. (obestämd)

Litteratur

Säkerhetsfaktor // Järnträd - Strålning. - M .: Great Russian Encyclopedia, 2008. - S. 256. - ( Great Russian Encyclopedia : [i 35 volymer] / chefredaktör Yu. S. Osipov ; 2004-2017, v. 10). - ISBN 978-5-85270-341-5 .
GOST R 51282-99. Teknisk utrustning för uppskjutning och tekniska komplex av raket- och rymdkomplex. Design och teststandarder
GOST R 52857.1-2007. Fartyg och anordningar. Normer och metoder för beräkning av hållfasthet. Allmänna krav
ASME-panna och tryckkärlskod
(Frêté du 18 décembre 1992 RELATIF AUX COEFFICIENTS D'EPREUVE ET AUX COEFFICIENTS D'UTILISATION TILLÄMPLIGA AUX MASKINER,TILLBEHÖR DE LEVAGE ET AUTRES UTRUSTNINGAR DE TRAVAIL SOUMRIS A L2Q 5 CEVIL A L3 '