
【化】 design load factor
【化】 design load(ing)
safety factor
【計】 factor of safety; margin of safety; safety margin; security coefficient
【化】 assurance factor; coefficient of safety; factor of safety
safety factor
【經】 assurance factor; factor of safety; safe coefficient; safety factor
在工程設計與機械制造領域,"設計載荷安全系數"(Design Load Safety Factor)指結構或部件在極限工況下承載能力與預期工作載荷的比值,該概念包含兩個核心參數:設計載荷(Design Load)和安全系數(Factor of Safety)。根據ASME鍋爐與壓力容器規範,其數學表達式為:
$$ SF = frac{F{ultimate}}{F{working}} $$
式中$SF$代表安全系數,$F{ultimate}$為材料極限強度,$F{working}$為實際工作載荷。英國标準BS 2573-1:1983明确規定,建築起重機械的安全系數應≥4.0,該要求通過材料屈服強度與最大動載荷的比值實現。
牛津工程詞典特别指出,航空航天領域采用分級安全系數體系:靜載荷取1.5,動載荷取2.0,沖擊載荷需達3.0。美國機械工程師協會研究報告顯示,壓力容器設計需同時考慮腐蝕餘量(通常增加15-20%壁厚)和焊接系數(0.7-0.85),通過多層防護機制确保結構可靠性。
設計載荷安全系數(Load Factor of Safety)是工程設計中用于衡量結構安全性的重要指标,其核心定義和内涵可歸納如下:
設計載荷安全系數指結構設計荷載與實際作用荷載的比值,計算公式為: $$ text{荷載安全系數} = frac{text{設計荷載}}{text{作用荷載}} $$ 其中:
類别 | 具體因素 | 說明 |
---|---|---|
荷載特性 | 靜載/動載、荷載頻率 | 動态荷載需更高安全系數 |
材料性能 | 屈服強度、試驗值與設計值偏差 | 塑性材料與脆性材料差異顯著 |
計算方法 | 極限狀态法、容許應力法 | 不同方法對應系數定義不同 |
施工質量 | 施工誤差、工藝控制 | 施工偏差需通過系數補償 |
主要應用于岩土邊坡穩定分析、地基承載力驗算、機械零件強度設計等場景,需結合具體規範選擇系數值。
如需更詳細的計算案例或行業标準,可參考(道客巴巴)和(CAE分析安全哲學)中的完整技術文檔。
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