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{安全系数}
在机械设计中，零件或构件所用材料的失效应力与设计应力的比值。大多数结构钢和铝合金等塑性材料的应力－应变曲线有明显的屈服，故规定由塑性材料制成的零件或构件的失效应力为屈服极限，这称为屈服准则。铸铁和高强钢等脆性材料的应力－应变曲线没有明显的屈服，故规定由脆性材料制成的零件或构件的失效应力为强度极限，这称为断裂准则。在疲劳强度设计中，失效应力采用疲劳极限，安全系数在很大程度上根据设计经验来确定 。
影响安全系数的因素很多。归纳起来有：失效的形式是否弄清，是静载破坏还是疲劳破坏，是屈服准则还是断裂准则；建立的强度判据是否合理，是应力判据还是寿命判据；采用的计算方法是否精确；制造时的质量控制是否严格 ；零件本身的重要性和要求达到的可靠程度等。对于台数少而将来需要不断增大载荷的机械，应采用较大的安全系数。
安全系数的选取决定于失效形式 。20 世纪初期的机械设计，即使是产生疲劳的零件也采用以材料强度极限为基准的安全系数，其许用值很高。20 世纪中叶对疲劳失效的零件开始进行疲劳强度验算，改进了结构，减轻了重量，虽然采用较小的安全系数，寿命却大大提高。
计算分析方法对安全系数的选取也有很大影响。在工作应力计算中，常用解析法和实验法。例如用材料力学计算，或用有限元法和实验应力分析方法进行应力分析时，所得的应力有些与实际应力很接近，有些可能有较大的误差。应力分析的结果越精确，选取的安全系数容许越小，所以不同的计算方法应该采用不同的安全系数。此外，制造中的质量控制是保证产品是否达到质量指数的措施，质量控制不严，会使产品质量达不到设计要求，实际上等于降低了安全系数。
在半概率极限状态设计法（见极限状态设计法）中的安全系数分别用荷载系数和材料强度系数、工作条件系数表达。在概率极限状态设计法中，设计式中所列的荷载分项系数、抗力分项系数、荷载组合值系数等，是按失效概率计算值确定的，它们与其他设计方法中凭工程经验确定的安全系数有区别。
要保证构件的强度，就必须保证它在载荷作用下所产生的应力不会达到材料的强度指标，而且要留有适当的安全裕量。安全系数是指材料在工作温度下的强度性能指标与构件工作时允许产生的最大应力之比值。安全系数选定后，即可根据材料的强度指标（σb、σs、σD、σn）除以相应的安全系数（ｎb、ｎs、ｎD、ｎn）来确定构件的许用应力。
影响安全系数的因素很多。归纳起来有：失效的形式是否弄清，是静载破坏还是疲劳破坏，是屈服准则还是断裂准则；建立的强度判据是否合理，是应力判据还是寿命判据；采用的计算方法是否精确；制造时的质量控制是否严格 ；零件本身的重要性和要求达到的可靠程度等。对于台数少而将来需要不断增大载荷的机械，应采用较大的安全系数。
安全系数的选取决定于失效形式 。20 世纪初期的机械设计，即使是产生疲劳的零件也采用以材料强度极限为基准的安全系数，其许用值很高。20 世纪中叶对疲劳失效的零件开始进行疲劳强度验算，改进了结构，减轻了重量，虽然采用较小的安全系数，寿命却大大提高。
计算分析方法对安全系数的选取也有很大影响。在工作应力计算中，常用解析法和实验法。例如用材料力学计算，或用有限元法和实验应力分析方法进行应力分析时，所得的应力有些与实际应力很接近，有些可能有较大的误差。应力分析的结果越精确，选取的安全系数容许越小，所以不同的计算方法应该采用不同的安全系数。此外，制造中的质量控制是保证产品是否达到质量指数的措施，质量控制不严，会使产品质量达不到设计要求，实际上等于降低了安全系数。
在半概率极限状态设计法（见极限状态设计法）中的安全系数分别用荷载系数和材料强度系数、工作条件系数表达。在概率极限状态设计法中，设计式中所列的荷载分项系数、抗力分项系数、荷载组合值系数等，是按失效概率计算值确定的，它们与其他设计方法中凭工程经验确定的安全系数有区别。
要保证构件的强度，就必须保证它在载荷作用下所产生的应力不会达到材料的强度指标，而且要留有适当的安全裕量。安全系数是指材料在工作温度下的强度性能指标与构件工作时允许产生的最大应力之比值。安全系数选定后，即可根据材料的强度指标（σb、σs、σD、σn）除以相应的安全系数（ｎb、ｎs、ｎD、ｎn）来确定构件的许用应力。
安全系数的确定比较复杂。确定锅炉、压力容器承压部件安全系数的大小应该考虑以下这些因素：
（1） 材料性能的稳定性可能存在的偏差
（2） 估算载荷状态及数值的偏差；
（3） 计算方法的精确程度；
（4） 制造工艺及其允许偏差；
（5） 检验手段及其要求严格程度；
（6） 使用操作经验。
根据有关规定，水管锅炉承压部件材料的安全系数为：ｎb＝2.7，ns＝1.5，nD＝1.6；锅壳式锅炉承压部件的安全系数为：nb＝2.7，ns＝1.6。
对于钢制压力容器，其承压部件的安全系数为：nb≥3．0，ns≥1.6，nD≥1.5；对于铸铁压力容器，其承压部件的安全系数为：灰铸铁ｎb＝ 10.0，可锻铸铁、球墨铸铁ｎb＝8.0；铸钢压力容器承压部件的安全系数ｎb＝4.0；有色金属压力容器承压部件的安全系数为：钛ｎb≥4.0， ns≥1.5；铝ｎb≥4.0，ns≥1.5;铜ｎb≥4.0，ns≥1.5。
自由空间 2010-1-22 11:14:00 | 阅读全文 | 回复(6) | 引用通告 | 编辑
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