Transcript Niezawodność i bezpieczeństwo

Wykład 6
Budowa modelu
niezawodnościowego
Modelowanie niezawodności obiektów
technicznych
Analiza zagadnienia modelowania niezawodności
nowego obiektu technicznego złożonego z
wielu elementów wskazuje, że możliwe są tu
dwa sposoby postępowania:
1) zakładające znajomość niezawodności elementów obiektu,
2) polegające na badaniu procesów prowadzących
do uszkodzeń.
Opracowanie typowej matematycznej postaci
modelu niezawodnościowego elementów dowolnego systemu technicznego wymaga:
1. sformułowania podstawowego wymagania
niezawodnościowego,
2. przyjęcia postaci miar niezawodności,
3. sprecyzowania cech zdatności i granic
obszaru zdatności,
oraz określenia
4. modelu obciążenia,
5. początkowych właściwości elementu.
Proces kołysań statku
Przeciążenia
Zmęczenie
objętościowe
Trwałe
odkształcenia
plastyczne
Pęknięcia
zmęczeniowe
WYPADKI MORSKIE
Podstawowe wymaganie niezawodnościowe:
Zachowanie stanu zdatności w zakładanym
okresie eksploatacji (tj. nieuszkadzalność).
Przyjmuje się, że na nieuszkadzalność elementu zasadniczy wpływ ma proces naprężeń w tzw. krytycznym przekroju tego
elementu.
Cechy zdatności
1) zapas granicy plastyczności w odniesieniu do uszkodzenia
utożsamianego z trwałym odkształceniem plastycznym jako
skutku jednorazowego osiągnięcia przez naprężenie poziomu
granicy plastyczności
g1 n  Z pl n  σmax n
2) zapas względnego uszkodzenia zmęczeniowego w
odniesieniu do uszkodzenia utożsamianego z pęknięciem
jako skutku zmęczenia objętościowego materiału
g 2 n  a  U n
Granice obszarów zdatności
element zdatny:
g1 n  Z pl n  σmax n  0
g 2 n  a  U n  0
Miary niezawodności
Rnc   PN  nc 
Rnc   Pg1 1  0  ... g1 nc   0  g2 nc   0
Miary niezawodności
Rnc   PN  nc 
Rnc   Pg1 1  0  ... g1 nc   0  g2 nc   0
gdzie:
g1 n  Z pl n  σmax n
g 2 n  a  U n
σ t 
Model obciążeń
- proces losowy (problem: identyfikacja
procesu)
Model początkowych właściwości elementu
Z pl n  0
- zmienna losowa (problem:
identyfikacja rozkładu)
Model obciążeń
882
802
722
642
562
482
402
322
242
162
82
2
przyspieszenie, a y x10 -3,
[m/s2]
0
-20
-40
-60
-80
-100
czas, t [s]
Proces realizacji składowej ay przyspieszenia działającego na elementy konstrukcji
ostojnicy żurawia (lokalizacja żurawia kontenerowiec B-577, część dziobowa)
Przebieg naprężeń dla warunków rejsu w wybranych obszarach
konstrukcji wysięgnika pokładowego żurawia bezpodporowego
σ t 
σ t 
 
częstość występowania
f  aq
2



aq
q

 2 exp 
2 
D q
 2 D q 
a
rozkład Rayleigha
0 .18
0 .16
0 .14
0 .12
0 .1
0 .0 8
0 .0 6
0 .0 4
0 .0 2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
amplituda naprężeń, Mpa
24
26 28
a x 0 .2 0 6
Model układu dynamicznego
Model falowania wiatrowego
Równania ruchu statku na fali wiatrowej
Model układu fala – kadłub statku
σ t 
Model układu fala – element
Model początkowych
właściwości elementu
Ocena prawdopodobieństwa
uszkodzenia
Warunkiem nie wystąpienia uszkodzenia
jest zajście relacji
Z = W – S >0
Prawdopodobieństwo nie uszkodzenia elementu wynosi zatem:

R  PZ  W  S  0   f Z dZ
0
Wykład 7
Bezpieczeństwo i ryzyko
- pojęcia podstawowe -