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安全系数

2023-03-09 21:15自然百科人已围观

[拼音]：anquan xishu

[外文]：factor of safety

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标的措施，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。

参考文章