安全因素:定义,公式,例子,计算器(用PDF)

安全或安全因子的因素是工程设计中非常重要的术语。在设计任何工程产品或组件时,安全至关重要。为确保这些项目的安全性,每个组件都旨在承受比其实际操作负载更多的负载。因此,与其操作能力相比,总会有一些边距或垫子。通过考虑适当的安全因素,在设计阶段确保这一点。安全因子定义为组分材料对工作应力的极限应力的比率。它表示组件的额外强度而不是所需的强度。

安全因素的重要性

一个安全因素与人们的安全有关。它通过在设计中添加一些缓冲来降低组件失效的风险。此外,始终将存在一些隐藏的情况或未知参数,无法在设计中准确。与此同时,材料的可靠性不是100%,并且设计计算中使用的负载不是最大负载。因此,安全或安全因子的因素在某种程度上为这些未知事件提供保护。
虽然所有组件都是用安全为设计的,但始终建议在其设计限制内使用这些组件。

影响安全因素的因素

组件设计代码 &标准通常为该组件提供最小的安全系数。但是,选择确切的安全系数取决于各种参数

  • 材料型延性Vs易碎
  • 加载类型静态VS动态
  • 无论是周期性的载荷
  • 应力集中的强度
  • 不可预见的滥用组件
  • 计算过程中的准确性和压力复杂性
  • 环境和设计温度和压力。
  • 失败的影响
  • 组件或材料的成本
  • 腐蚀速度
  • 维护频率

安全方程因子

如第一个段落所定义的,安全因子是两个负载或两个应力的比率。数学上的安全因素可以表达为

安全系数=极限载荷(强度)/允许载荷(应力)

从上面的等式中理解,允许的应力总是小于最终的失效应力。因此,安全系数总是大于1.脆性材料的最终应力被认为是最终的拉伸强度,并且对于延性材料被认为是屈服强度。

而且,随着安全性因子的等式是两个应力或负载值的比率,它是无量纲的。安全系数和1因子之间的差异被称为安全范围。所以,

安全裕度=(安全系数-1)。

安全系数的例子

根据申请和加载类型,少数材料安全因子的典型示例在下面列出了表1中。但是,该表仅提供典型的范围或典型值以提供示例。必须从相关组件的设计标准中获取安全因子的实际值。例如,必须从ASME SEC VIII代码中取出压力容器设计的安全系数。

SR第号码 成员 安全范围的典型因素
1建筑服务中的结构成员2
2压力容器3.5至4.
3汽车3
4飞机和宇宙飞船1.2至3.0
5飞机组件1.5到2.5
6锅炉3.5至6
7 螺栓 8.5
8铸铁轮20
9发动机组件6.0至8.0
10重型梳理10.0至12.0
11起重设备 - 钩子..8.0至9.0
12压力容器3.5 - 6
13涡轮机组件 - 静电6.0至8.0
14涡轮部件 - 旋转2.0至3.0
15春天,大重型4.5
16建筑物的结构钢4.0至6.0
17结构钢结构在桥梁上工作5.0至7.0
18绳索8.0至9.0
19高度可靠的材料,其中装载和环境条件不严重1.3至1.5
20适度可靠的材料,装载和环境条件不严重1.5到2
21装载和环境条件不严重的普通材料2到2.5
22用于较少尝试和脆性材料,其中装载和平均环境2.5到3
23与物质不可靠的材料,并且在难度和环境条件下使用可靠材料的地方使用3.0至4.0
24冲击力量3.0至6.0
25脆性材料1.0至6.0
表1:安全范围的典型因素

安全计算器因素

在线安全计算器的各种因素可用于计算安全因子的值,具有已知的最终强度和允许的应力值。让我们举个例子来计算下列情况的安全系数:

延性材料的屈服强度为240MPa。如果材料经受加载条件,则产生140MPa的最大允许应力。那么该材料的安全因素是240/140 = 1.7。然而,注意,在计算安全因子之前,两个应力值都在一致的单元中。

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Anup Kumar Dey

我是一名机械工程师转向管道工程师。目前,我在一名高级管道压力工程师中工作。我对博客非常激烈,总是试图做独特的事情。本网站是我对博客世界的第一个冒险,目的是与世界各地的其他管道工程联系起来。

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