Koeficient bezpečnosti.

Stanovení odpovídajícího koeficientu bezpečnosti je složitá a odpovědná úloha. Vysoký koeficient bezpečnosti vede zpravidla k bezpečnějšímu návrhu za cenu vyšší hmotnosti a tím i vyšší ceny a naopak. Jedná se o základní inženýrský kompromis "cena versus bezpečnost". Profesní organizace často specifikují minimální koeficienty bezpečnosti pro různé systémy, je však plně v odpovědnosti konstruktéra stanovení takového koeficientu bezpečnosti, který by zaručoval odpovídající bezpečnost při zachování přijatelné ceny. Koeficient bezpečnosti se přitom může pohybovat ve velmi širokém spektru. Pro vojenskou raketu může být vyhovující koeficient blízko 1.0 (jednorázové použití, krátká životnost), vojenské bojové letouny 1.2 (je vybaven padákem, prochází inspekčním procesem), civilní letectví se pohybuje v oblasti 1.5 (inspekční proces, pravidelná údržba). Na druhém konci spektra pak může být například přehrada s koeficientem bezpečnosti vyšším než 20 (životnost mnoho desetiletí, porucha má katastrofické následky).

Pro jednodušší orientaci zde uvádíme některé modely pro stanovení odpovídajícího koeficientu bezpečnosti, které jsou publikovány v odborné literatuře. Pro hlubší pochopení problematiky bezpečnosti a spolehlivosti však doporučujeme studium odborné literatury.

Joseph P. Visodic.

V roce 1948 publikoval svá doporučení pro stanovení min. koeficientu bezpečnosti, jež jsou uvedena v tabulce níže. Koeficient bezpečnosti pro tažné materiály je založen na mezi kluzu. Pro křehké materiály je založen na mezi pevnosti a je dvojnásobný proti hodnotám uváděným pro tažné materiály. Koeficient bezpečnosti pro cyklické zatížení je postaven na mezi únavy. Rázové zatížení vyžaduje min. koeficient bezpečnosti 2, vynásobený koeficientem rázu - zpravidla z rozsahu 1.1-2.0.

Doporučený koeficient bezpečnosti pro tažné materiály založený na mezi kluzu.

Koeficient
bezpečnosti
Znalost
zatížení
Znalost
dovoleného napětí
Znalost vlastností
materiálu
Znalost
prostředí
1.2-1.5 přesná přesná velmi dobrá plně pod kontrolou
1.5-2.0 dobrá dobrá velmi dobrá neměnná
2.0-2.5 dobrá dobrá průměrná běžná
2.5-3.0 průměrná průměrná náhodně testovaná běžná
3.0-4.0 průměrná průměrná nezkoušená běžná
3.0-4.0 neurčitá neurčitá   neurčitá

 

Robert L. Norton.

Celková hodnota koeficientu bezpečnosti je kombinací koeficientů bezpečnosti založených na materiálových vlastnostech, přesnosti výpočtového modelu a znalostech pracovního prostředí.

Koeficient bezpečnosti SF

kde SF1, SF2, SF3 je výběr z následující tabulky.

Koeficient
bezpečnosti
SF1 - Materiálové vlastnosti (z testů) SF2 - Zatěžovací podmínky (znalost) SF3 - Pracovní prostředí
1.3 Dobře známé/ charakteristické Potvrzené testováním Stejné jako materiálové testovací podmínky
2 Dobře aproximované Dobře aproximované Kontrolované, pokojová teplota
3 Slušně aproximované Slušně aproximované Mírně náročné
5+ Hrubě aproximované Hrubě aproximované Extrémně náročné

 

Pugsley, A.G.

Doporučuje určit celkový koeficient bezpečnosti jako součin dvou koeficientů.

SF = SF1 * SF2

kde :

Význam parametrů:

  1. Kvalita materiálu, úroveň zpracování, údržba, servisní prohlídky
  2. Kontrola nad možným přetížením
  3. Přesnost analýzy napětí, znalost experimentálních dat nebo zkušenosti s podobnými součástmi
  4. Ohrožení lidí při selhání součásti
  5. Ekonomický dopad při selhání součásti
Parametr A Parametr C Parametr B
B=1 B=2 B=3 B=4
A=1 C=1  
C=2
C=3
C=4
1.10  
1.20
1.30
1.40
1.30  
1.45
1.60
1.75
1.50  
1.70
1.90
2.10
1.70  
1.95
2.20
2.45
A=2 C=1  
C=2
C=3
C=4
1.30  
1.45
1.60
1.75
1.55  
1.75
1.95
2.15
1.80  
2.05
2.30
2.55
2.05  
2.35
2.65
2.95
A=3 C=1  
C=2
C=3
C=4
1.50  
1.70
1.90
2.10
1.80  
2.05
2.30
2.55
2.10  
2.40
2.70
3.00
2.40  
2.75
3.10
3.45
A=4 C=1  
C=2
C=3
C=4
1.70  
1.95
2.20
2.45
2.15  
2.35
2.65
2.95
2.40  
2.75
3.10
3.45
2.75  
3.15
3.55
3.95

Kde hodnocení znamená: 1=Velmi dobré; 2=Dobré; 3=Dostatečné; 4=Špatné

 

Parametr D Parametr E
E=1 E=2 E=3
D=1  
D=2
D=3
1.0  
1.2
1.4
1.0  
1.3
1.5
1.2  
1.4
1.6

Kde hodnocení znamená: 1=Minimální; 2=Střední; 3=Velmi vážné

Seznam odborné literatury.