Применение теории риска при проектировании ТС

Проектирование сложных ТС и конструкций выполняется на основе численных методов с использованием ЭВМ. Однако вычисленные на основе таких расчетов параметры и характеристики (например, усилия) следует рассматривать как приближенные, которые отличаются от действительных.

С помощью теории риска можно оценить неточности, возникающие при расчете и проектировании конструкций. Вероятностный метод вычисления риска позволяет получить новую информацию о том, какое влияние на величину риска оказывают разные источники неопределенности в процессе расчета и проектирования ТС.

В инженерных задачах исходные данные часто бывают далеко не полными. Например, величина внешних сил изменяется во времени, свойства материала, из которого сделана конструкция, также определяются как средние и имеют разброс, коэффициент надежности может быть определен вероятностным методом. В результате для описания вероятности разрушения конструкции возникает понятие “риск”, которым характеризуют полученное решение.

Функциональная зависимость между величиной риска и ожидаемой выгодой выражается нелинейным законом, как это показано на рисунке.

Построенная на этом рисунке кривая делит координатную плоскость на две части.

Справа от кривой расположены значения, которые могут быть при известных условиях приняты (эта область заштрихована). Область, расположенная слева от кривой, относятся к неприемлемым значениям.

Рисунок – Зависимость величины риска от затрат

При проектировании принимаются решения, которые могут увеличить или уменьшить величину риска в процессе эксплуатации ТС. Для того чтобы оценить влияние неточностей, допущенных при проектировании, следует для данной конструкции оценить вероятные пути, в результате которых может произойти её отказ или разрушение. Для сложных ТС разрушение может развиваться разными путями, имеющими присущую им вероятность.

Коэффициент надежности вычисляется для каждой намеченной схемы разрушения по формуле

где Ri – множитель, характеризующий коэффициент надежности для каждой схемы.

Зависимость между вероятностью Р разрушения, выраженной в процентах, и коэффициентом надежности F получается в виде: Р =10 % – F =3,5; Р =1 % – F =10; Р = 0.1 %– F = 20.

Вероятность того, что разрушение произойдет по выбранной последовательности событий D, вычисляется по формуле

где m j – число участков для выбранной схемы разрушения.

Величина риска для ТС, находящихся под воздействием внешних сил и температуры, существенно влияет на условия разрушения конструкций, поэтому необходимо изучить и эти условия. Для того чтобы установить критическое состояние, соответствующее катастрофическому разрушению конструкции, необходимо рассмотреть вызывающие его причины.

Обычно критерием разрушения считают предельную нагрузку или повторяющуюся нагрузку, в результате которой возникает эффект усталости или развитие пластических деформаций. Нередко оба эти критерия объединяются. Для определения вероятности разрушения конструкции в качестве основного показателя принимается ожидаемое число N повторений нагрузки в течение срока эксплуатации конструкции и вводятся две функции, а именно функция надежности L(N) и функция риска P(N)= [1– L(N) ], которые выражают вероятность сохранности или разрушения конструкции в зависимости от условного “возраста” конструкции, характеризуемого числом N.

Определение риска особое значение приобретает при проектировании новых сооружений и сложных агрегатов и обеспечивает общий технический прогресс. Правильное использование теории риска очень часто приводит к тому, что проектируемый объект может обойтись дешевле и принести дополнительные выгоды.

Стоимость ТС связана с принятой при проектировании величиной риска. При большом риске снижается стоимость первоначальных затрат на изготовление, однако в дальнейшем при неблагоприятном стечении обстоятельств в ТС могут возникнуть отказы, ремонт которых связан с дополнительными расходами.

Малая величина риска, принятая при проектировании, потребует усиления конструкций, а это повышает стоимость ТС. Если в процессе эксплуатации произойдет неблагоприятного стечения обстоятельств, с расчетом на которые выполнялись усиления конструкций для того, чтобы предотвратить повреждение их отдельных элементов, то первоначальное удорожание конструкций за счет их усиления оказывается не нужным. Таким образом, увеличение риска приводит к удешевлению конструкций, а снижение риска вызывает их удорожание.

Дата добавления: 2015-04-30