Sikkerhedsfaktor

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 5. maj 2019; checks kræver 4 redigeringer .

Sikkerhedsfaktoren er en værdi, der viser en konstruktions evne til at modstå de belastninger, der påføres den over de beregnede. Tilstedeværelsen af en sikkerhedsmargin giver yderligere pålidelighed af strukturen for at undgå beskadigelse og ødelæggelse i tilfælde af mulige design-, fremstillings- eller driftsfejl.

Den generelle formel for sikkerhedsfaktoren er:

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

hvor er den maksimalt tilladte værdi af den pågældende mængde (kraft, spænding , forskydning osv.); Værdien blev opnået under mekanisk prøvning af materialet. $S$

$T$ er den beregnede værdi af denne mængde.

Værdien vælges i overensstemmelse med kriteriet for designydelsen.

Ydelseskriteriet er opfyldt, hvis

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

hvor er den mindst tilladte sikkerhedsfaktor. $\left[n\right]$

Der er ingen strenge metoder til at vælge acceptable sikkerhedsfaktorer, da faktoren er et mål for uvidenhed om alle faktorer, der påvirker konstruktionens drift. Valget er truffet på baggrund af driftserfaring med lignende strukturer. Hver branche har sine egne regler, der definerer acceptable sikkerhedsfaktorer. De mindste koefficienter bruges i rumfartsindustrien på grund af strenge krav til konstruktionens vægt. Meget store reserver (ca. 4 ... 6) bruges til løfteudstyr , især til transport af mennesker (for et passagerelevatorkabel når koefficienten 10).

Relaterede mængder bruges også i vestlig litteratur:

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

I mekanik

Afhængigt af præstationskriterier

I mekanik anvendes følgende præstationskriterier:

Styrke:
- Ifølge de tilladte spændinger;
- Til ultimative belastninger;
Deformerbarhed;
Formstabilitet:
- Generel;
- lokal;
Positionsstabilitet :
- Skridsikkerhed;
- Vippemodstand;
Indvirkning på andre strukturer;
Funktionsudførelse.

Overvej beregningen af sikkerhedsfaktoren for hvert af disse kriterier.

Holdbarhed

Ved beregning af styrken for tilladte spændinger beregnes sikkerhedsfaktoren ved hjælp af følgende formel:

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

hvor er den maksimale stress i kroppens volumen; ${\displaystyle R_{max))$

$R_{c}$ - tilladt spænding.

Som den maksimale spænding kan tages:

Normal spænding;
ren stress;
tilsvarende spænding.

Følgende kan tages som tilladt spænding:

Udbyttestyrke ,
Trækstyrke (trækstyrke),
Grænse af langsigtet styrke ,
krybegrænse .

I dette tilfælde kan de eksperimentelt opnåede værdier af tilladte spændinger multipliceres med korrektionsfaktorer afhængigt af forskellige faktorer. Så når man beregner udstyr til rumkomplekser i henhold til kravene i GOST R 51282-99, indføres en koefficient, der afhænger af arten af spændingstilstanden ( bøjning af tynde sektioner, bøjning af massive sektioner, knusning osv.) [ 1] . $K_{{sp}}$

Ved beregning af styrken for ultimative belastninger beregnes sikkerhedsfaktoren med formlen:

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

hvor er designbelastningen; ${\displaystyle R_{max))$

$R_{c}$ - kritisk belastning, hvilket fører til en krænkelse af designet ( begrænsende tilstand ). Så når man beregner bjælker til bøjning i plastområdet, tages belastningen svarende til overgangen af enhver sektion til plastisk tilstand ( plastikhængsel ) som belastningen. $R_{c}$

Den tilladte sikkerhedsfaktor for styrkeanalyse kan afhænge af følgende faktorer:

Kritik af strukturelt svigt;
Sammenhæng mellem trækstyrke og flydespænding. Jo tættere de er, jo større skal margenen være;
Tilstedeværelsen af hærdende varmebehandling og graden af kontrol af dens kvalitet. I nærvær af varmebehandling øges de tilladte spændinger, men deres spredning øges også, afhængigt af kvaliteten af behandlingen;
Regnskab for belastningsafvigelser i ugunstig retning.

Formstabilitet

Sikkerhedsfaktoren beregnes med formlen:

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

hvor er designbelastningen; $P$

${\displaystyle P_{cr))$ - belastning svarende til tabet af stabilitet eller fremkomsten af muligheden for eksistensen af nye former for ligevægt i systemet.

Under påvirkning af flere belastninger (kræfter, momenter, tryk osv.) tages det mindste antal som sådan , at tab af stabilitet er muligt med den samtidige påføring af belastninger. ${\displaystyle P_{1},P_{2},...P_{k))$ $n$ ${\displaystyle n\cdot P_{1},n\cdot P_{2},...n\cdot P_{k))$

Deformerbarhed

Sikkerhedsfaktoren for deformerbarhed beregnes ved hjælp af formlerne:

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

hvor - henholdsvis tilladte forskydninger og rotationsvinkler; $[\Delta ],[\Theta ]$

${\displaystyle \Delta _{e},\Theta _{e))$ - forskydninger og rotationsvinkler ved designpunktet.

Bæredygtighed

Ved beregning af stabiliteten mod væltning beregnes sikkerhedsfaktoren med formlen:

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

hvor er genopretningsmomentet i forhold til den givne væltekant, er væltningsmomentet i forhold til denne kant. $M_{v}$ $M_{o}$

Ved beregning af skridsikkerhed beregnes sikkerhedsfaktoren med formlen:

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

hvor er resultanten af adhæsionskræfterne i et givet glideplan, er resultanten af forskydningskræfterne i dette plan. ${\displaystyle P_{sc))$ ${\displaystyle P_{sdv))$

For en bils kobling beregnes koblingssikkerhedsfaktoren:

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

hvor er momentet af friktionskræfter i koblingen; ${\displaystyle M_{tr))$

${\displaystyle M_{kr))$ - maksimalt drejningsmoment på akslen .

Effekter på andre strukturer

Ikke-overskridelsesberegningen kan foretages:

accelerationer ;
Belastninger (kræfter, momenter);
Specifikke tryk ;
Bevægelser.

For eksempel kan de tilladte kræfter og momenter, der virker på raketlegemet under transport fra siden af transportenheden, normaliseres. Når man studerer dynamikken i en bil, normaliseres vibrationsaccelerationerne, der virker på føreren.

Funktionsudførelse

For hydrauliske cylindre er der konceptet med en kraftsikkerhedsfaktor som forholdet mellem belastningen udviklet af cylinderen og den eksterne belastning : $N$ $R$

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

Afhængig af arbejdsforhold

Afhængigt af typen af struktur, kritikaliteten af dens fejl, kan beregningen foretages for forskellige forhold:

arbejdere;
Begrænse;
nødsituation;
testbetingelser;
installationsbetingelser;

Driftsforhold påvirker valget af designbelastninger og tilladte sikkerhedsfaktorer.

I lysteknik

Ved beregning af belysningssystemer er sikkerhedsfaktoren en koefficient, der tager højde for faldet i KEO og belysning under drift på grund af forurening og ældning af gennemskinnelige fyldninger i lysåbninger, lyskilder (lamper) og armaturer , samt et fald i reflekterende egenskaber af rumoverflader [2] . $K_{\text{3))$

Normative dokumenter

Dette afsnit indeholder normative dokumenter, der regulerer beregning og valg af den tilladte sikkerhedsfaktor for forskellige designs.

Konstruktionstype	Forskrifter
Konstruktionstype	Rusland	USA	europæiske Union
Trykbeholdere	GOST R 52857.1-2007, GOST 14249-89, GOST 25215-82	ASME-kedel- og trykbeholderkode	Direktiv 2014/68/EU (PED) [3]
Jordudstyr af raket- og rumkomplekser	GOST R 51282-99
Rørledninger og udstyr til atomkraftværker	PNAE G-7-002-86	ASME-kedel- og trykbeholderkode
gear	GOST 21354-87
Kedler og rørledninger til damp og varmt vand	RD 10-249-98	ASME-kedel- og trykbeholderkode

Noter

↑ GOST R 51282-99. Teknologisk udstyr til opsendelse og tekniske komplekser af raket- og rumkomplekser. Design og test standarder . Hentet 27. august 2015. Arkiveret fra originalen 4. marts 2016. (ubestemt)
↑ Bygningsreglementer og regler SNiP 23-05-95 "Naturlig og kunstig belysning" (godkendt af dekret fra Ministeriet for Byggeri i Den Russiske Føderation af 2. august 1995 N 18-78) (som ændret og suppleret) . Hentet 28. august 2015. Arkiveret fra originalen 22. juli 2015. (ubestemt)
↑ Direktivet om trykudstyr - Vækst - Europa-Kommissionen . Vækst. Hentet 26. juli 2016. Arkiveret fra originalen 28. juli 2016. (ubestemt)

Litteratur

Sikkerhedsfaktor // Jerntræ - Stråling. - M .: Great Russian Encyclopedia, 2008. - S. 256. - ( Great Russian Encyclopedia : [i 35 bind] / chefredaktør Yu. S. Osipov ; 2004-2017, v. 10). - ISBN 978-5-85270-341-5 .
GOST R 51282-99. Teknologisk udstyr til opsendelse og tekniske komplekser af raket- og rumkomplekser. Design og test standarder
GOST R 52857.1-2007. Fartøjer og enheder. Normer og metoder til beregning af styrke. Grundlæggende krav
ASME-kedel- og trykbeholderkode
(Frêté du 18 décembre 1992 RELATIF AUX COEFFICIENTS D'EPREUVE ET AUX COEFFICIENTS D'UTILISATION APPLIKABLES AUX MACHINES,ACCESSOIS DE LEVAGE ET AUTRES UDSTYR DE TRAVAIL SOUMRIS A L3'CEVIL A L3'CEVIL A L3'CEVIL A L3'CEVIL