安全性的案例
MBSE: 基于 SysML 的載人登月可靠性安全性需求分析
基于模型的可靠性、安全性分析
隨著 MBSE 在工程領(lǐng)域的成功運(yùn)用，基于模型的可靠性、安全性分析方法也越來(lái)越得到重視。作為系統(tǒng)工程的一部分，可靠性安全性分析也應(yīng)該融入到 MBSE 的流程之中。
在現(xiàn)有的文獻(xiàn)中，以基于 SysML 的設(shè)計(jì)模型為基礎(chǔ)，開(kāi)展了許多關(guān)于基于模型的可靠性安全性分析方法的研究，形成了包括文獻(xiàn)[17, 18]在內(nèi)的方法論。目前的研究重點(diǎn)是如何運(yùn)用系統(tǒng)正向設(shè)計(jì)的產(chǎn)物，定義故障模式和故障傳遞關(guān)系，從而自動(dòng)開(kāi)展可靠性安全性分析，生成失效模式及其影響后果分析表和故障樹(shù)[19?21]。這些分析方法均需要從頂層的可靠性安全性需求出發(fā)， 如何梳理復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性安全性需求，開(kāi)展系統(tǒng)設(shè)計(jì)，則成了復(fù)雜系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)中的重要問(wèn)題。
在傳統(tǒng)的 MBSE 流程中，可靠性安全性需求屬于通用需求的一部分。但不同于其他通用需求，可靠性安全性分析多是基于系統(tǒng)的異常行為，其與系統(tǒng)正向設(shè)計(jì)的區(qū)別不僅在于模型上，在開(kāi)展方法上也有很大差異。為了便于實(shí)現(xiàn)可靠性安全性分析與系統(tǒng)設(shè)計(jì)一體化，需要將可靠性安全性需求提取出來(lái)，在進(jìn)行需求推導(dǎo)的同時(shí)，也逐步開(kāi)展可靠性安全性需求的捕獲與定義。
針對(duì)可靠性等這類(lèi)系統(tǒng)非功能性的屬性，RUP 方法對(duì)此進(jìn)行了區(qū)分[7]，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初始階段就將系統(tǒng)需求分為了用于捕獲系統(tǒng)功能性的需求和覆蓋系統(tǒng)非功能屬性的需求，如可靠性安全性需求，使可靠性安全性分析盡早融入到 MBSE 之中。此外，在最新的 Magic Grid 方法論之中[10]，也將可靠性安全性分析考慮其中，即在方案矩陣表中最后一列增加可靠性安全性分析，使每一層的設(shè)計(jì)都有對(duì)應(yīng)的可靠性安全性分析的介入，驗(yàn)證初始需求， 指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
展開(kāi) 論土建結(jié)構(gòu)工程的安全性與耐久性
摘要：本文分析了我國(guó)土建結(jié)構(gòu)工程的安全性與耐久性現(xiàn)狀, 通過(guò)交流近年來(lái)這一領(lǐng)域的研究成果, 探討了亟待解決的重大問(wèn)題與應(yīng)對(duì)途徑, 并積極提出建議, 以使土建工程結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性能夠更好地適應(yīng)我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的需求。
中國(guó)論文網(wǎng) http://www.xzbu.com/2/view-4674120.htm
關(guān)鍵詞：土建結(jié)構(gòu)工程, 安全性, 耐久性, 可靠度, 使用壽命
中圖分類(lèi)號(hào)：V552+.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
引言：
土建結(jié)構(gòu)工程的安全性與耐久性是我國(guó)建設(shè)行業(yè)的一大課題。分析我國(guó)土建結(jié)構(gòu)工程的安全性與耐久性現(xiàn)狀，交流近年來(lái)這一領(lǐng)域的研究成果，探討亟待解決的重大問(wèn)題與應(yīng)對(duì)途徑，使土建工程結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性能夠更好地適應(yīng)我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的需求，適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型后面向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需求，是廣大建設(shè)者的一項(xiàng)重要任務(wù)。
土建結(jié)構(gòu)工程的安全性
結(jié)構(gòu)安全性是結(jié)構(gòu)防止破壞倒塌的能力，是結(jié)構(gòu)工程最重要的質(zhì)量指標(biāo)。結(jié)構(gòu)工程的安全性主要決定于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工水準(zhǔn)，與結(jié)構(gòu)的正確使用（維護(hù)、檢測(cè)）有關(guān)，而這些又與土建工程法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)范、規(guī)程、條例等）的合理設(shè)置及運(yùn)用相關(guān)聯(lián)。
1．我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的安全設(shè)置水準(zhǔn)
對(duì)結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)的安全性主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的安全性、結(jié)構(gòu)的整體牢固性及結(jié)構(gòu)的耐久性等幾個(gè)方面。
1.1 構(gòu)件承載能力的安全設(shè)置水準(zhǔn)
與結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全水準(zhǔn)關(guān)系最大的兩個(gè)因素是：
1）規(guī)范規(guī)定結(jié)構(gòu)需要承受荷載（荷載標(biāo)準(zhǔn)值）的大小。比如，同樣是辦公樓，自1959 年以來(lái)我國(guó)規(guī)范均規(guī)定樓板承受的活荷載是每平方米150 公斤(現(xiàn)已確定在新的規(guī)范里將改回到200 公斤)，而美、英則為240 公斤和250 公斤。
展開(kāi) 【資料】滿(mǎn)足飛機(jī)安全性和可靠性要求
本場(chǎng)有關(guān)飛機(jī)可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性 (RAMS) 的網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)將闡述基于模型的方法如何加快飛機(jī) RAMS 流程。
現(xiàn)代飛機(jī)系統(tǒng)不斷增加的復(fù)雜性使得理解其運(yùn)行方式以及在什么情況下會(huì)發(fā)生怎樣的故障變得越來(lái)越有挑戰(zhàn)性。使用風(fēng)險(xiǎn)數(shù)字孿生方法幫助基于技術(shù)、運(yùn)轉(zhuǎn)和經(jīng)濟(jì)因素找到并緩解潛在工程風(fēng)險(xiǎn)。
在初始飛機(jī)設(shè)計(jì)階段確定潛在風(fēng)險(xiǎn)的影響
在快速數(shù)字化關(guān)聯(lián)環(huán)境中，必須考慮 RAMS 功能會(huì)受到怎樣的影響及其對(duì)于當(dāng)前業(yè)務(wù)可能意味著什么。
航空航天企業(yè)需要擁抱基于模型的 RAMS 方法，從而產(chǎn)生顯而易見(jiàn)的流程優(yōu)勢(shì)以及更安全、更可靠的產(chǎn)品。
簡(jiǎn)化飛機(jī)可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性流程
本場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)將助力簡(jiǎn)化飛機(jī)可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性流程。
了解如何：
執(zhí)行基于模型的失效模式、影響和危害分析 (FMECA)、故障樹(shù)分析 (FTA) 和功能危險(xiǎn)分析 (FHA)。
在設(shè)計(jì)模型時(shí)同步實(shí)現(xiàn)可靠性設(shè)計(jì)(DfR)。
規(guī)劃正確的維修方法。
富有效率地生成診斷規(guī)則以執(zhí)行基于條件的監(jiān)測(cè)。
聆聽(tīng)西門(mén)子飛機(jī)可靠性專(zhuān)家見(jiàn)解
Siemens Digital Industries Software 仿真和測(cè)試解決方案基于模型的 RAMS 產(chǎn)品經(jīng)理斯蒂芬·迪特雷 (Stefan Dutré) 將在本次點(diǎn)播式網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)中發(fā)表演講。斯蒂芬將和大家分享相關(guān)策略和解決方案，助力加快實(shí)現(xiàn)飛機(jī) RAMS 目標(biāo)。
展開(kāi) 滿(mǎn)足飛機(jī)安全性和可靠性要求（免費(fèi)領(lǐng)視頻）
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在快速數(shù)字化關(guān)聯(lián)環(huán)境中，必須考慮 RAMS 功能會(huì)受到怎樣的影響及其對(duì)于當(dāng)前業(yè)務(wù)可能意味著什么。
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在設(shè)計(jì)模型時(shí)同步實(shí)現(xiàn)可靠性設(shè)計(jì) (DfR)。
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-END-
展開(kāi) 
行駛安全性 | 如何知道你的座椅是舒適且安全的？
行駛安全性 - 汽車(chē)座椅部件測(cè)試
汽車(chē)座椅，不應(yīng)該僅僅是舒適，容易使用，更應(yīng)該的是安全。在新的汽車(chē)座椅開(kāi)發(fā)過(guò)程中，經(jīng)歷嚴(yán)格的測(cè)試和檢查是在市場(chǎng)成功的關(guān)鍵。
但是如何才能高效地完成，尤其是模型和變量在持續(xù)增加時(shí)?C. Rob. Hammerstein (CRH), 全球汽車(chē)座椅的全球領(lǐng)導(dǎo)者，采用HBM的測(cè)試技術(shù)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出面向未來(lái)的測(cè)試概念。
在汽車(chē)座椅領(lǐng)域，最杰出的創(chuàng)新者莫過(guò)于CRH，其位于北萊茵威斯特伐利亞州，1968年開(kāi)發(fā)出高度電動(dòng)調(diào)節(jié)座椅，并一直致力于座椅舒適性研究。另外，CRH 汽車(chē)座椅越來(lái)越舒適，并且安全性也越來(lái)越高。為了能夠達(dá)到更高的安全標(biāo)準(zhǔn)，公司在新部件和模型開(kāi)發(fā)過(guò)程中，進(jìn)行了大量的測(cè)試和檢查。
部件的功能測(cè)試: 高效且安全
伴隨著產(chǎn)品所用部件的多樣化，測(cè)試和檢驗(yàn)過(guò)程也變得更加復(fù)雜。每個(gè)部件真的都需要測(cè)試嗎？每個(gè)單獨(dú)原型的變體是否都需要在測(cè)試臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試?
例如汽車(chē)座椅的功能測(cè)試。CRH 沒(méi)有為所有可能的應(yīng)用進(jìn)行昂貴的樣品測(cè)試, 而是在開(kāi)始構(gòu)建原型之前檢查汽車(chē)座椅的每個(gè)組件。在找到最佳組合后，才構(gòu)建原型并對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試。
初步測(cè)試著眼于實(shí)際應(yīng)用的加載數(shù)據(jù)。C. Rob. Hammerstein (CRH) 為典型座椅系統(tǒng)裝配了伺服電機(jī)和應(yīng)變片，從初次測(cè)試中獲得數(shù)據(jù)并將其應(yīng)用于測(cè)試臺(tái)上。在測(cè)試臺(tái)中, 測(cè)試配置包括線性驅(qū)動(dòng)和一個(gè)用于模擬負(fù)載的伺服電機(jī)。采用負(fù)載曲線來(lái)模擬真實(shí)的狀態(tài)。
每個(gè)測(cè)試臺(tái)都需要采用尖端的測(cè)試技術(shù)，這是為何 CRH 使用 HBM 測(cè)量技術(shù)的原因。S9M 力傳感器緊貼驅(qū)動(dòng)裝置安裝以便測(cè)量反作用力。實(shí)際的比對(duì)結(jié)果傳輸?shù)?PID 中，并對(duì)伺服電機(jī)做相應(yīng)的調(diào)整。
C. Rob. Hammerstein (CRH) 信賴(lài)來(lái)自HBM S9M 力傳感器。
展開(kāi) 中國(guó)最高級(jí)別的可靠性、維修性、安全性學(xué)術(shù)會(huì)議
ICRMS (International Conference on Reliability, Maintainability and Safety)是由中國(guó)具有重要學(xué)術(shù)影響的七大學(xué)術(shù)團(tuán)體共同發(fā)起的中國(guó)最高級(jí)別的可靠性、維修性、安全性學(xué)術(shù)會(huì)議，會(huì)議由各學(xué)會(huì)輪流主辦。
ICRMS內(nèi)容涉及航空、航天、武器裝備、汽車(chē)、通訊、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電子、自動(dòng)化儀表等領(lǐng)域。越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)的代表參加會(huì)議，有來(lái)自日本、美國(guó)、法國(guó)、意大利、英國(guó)、俄羅斯、韓國(guó)等國(guó)家及香港和臺(tái)灣地區(qū)的代表參加了會(huì)議。
第八屆中國(guó)國(guó)際可靠性、維修性、安全性會(huì)議(ICRMS'2009)將由中國(guó)航空學(xué)會(huì)主辦，由中國(guó)航空學(xué)會(huì)可靠性工程專(zhuān)業(yè)委員會(huì)承辦，由六大學(xué)會(huì)、北京航空航天大學(xué)及電子科技大學(xué)機(jī)械電子學(xué)院協(xié)辦。本次會(huì)議期間將舉辦關(guān)于PHM-中國(guó)工業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)化中的一個(gè)新增長(zhǎng)策略的技術(shù)講座和關(guān)于中國(guó)PHM論壇2009-從可靠性到PHM的專(zhuān)題討論。
PHM-中國(guó)工業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)化中的一個(gè)新增長(zhǎng)策略技術(shù)講座面向消費(fèi)產(chǎn)品、機(jī)械、電子、建筑、航空工程、公共策略及工程管理等領(lǐng)域的學(xué)生、工程師和管理人員。旨在提升對(duì)故障預(yù)測(cè)與健康管理價(jià)值的綜合了解和基本思想的認(rèn)知。
中國(guó)PHM論壇2009-從可靠性到PHM專(zhuān)題討論旨在提供一個(gè)面向PHM領(lǐng)域的國(guó)際與國(guó)內(nèi)專(zhuān)家及政策制定者之間進(jìn)行對(duì)話交流的開(kāi)放式平臺(tái)。希望通過(guò)這次論壇能夠在中國(guó)建立起一個(gè)增強(qiáng)PHM發(fā)展和應(yīng)用的合作機(jī)制。
講座和專(zhuān)題討論都由Michael Pecht
教授主持。
Michael Pecht教授簡(jiǎn)介
Michael Pecht
是美國(guó)馬里蘭大學(xué)高級(jí)生命循環(huán)工程中心（CALCE）和電子產(chǎn)品與系統(tǒng)中心首席教授和主任。他也是馬里蘭大學(xué)CALCE的創(chuàng)始人。
展開(kāi) 關(guān)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性、安全性或是質(zhì)量設(shè)計(jì)
至于輕微后果，又不影響安全，只不過(guò)如果一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常發(fā)生停車(chē)，估計(jì)航空公司也不會(huì)買(mǎi)它，所以設(shè)計(jì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的企業(yè)自己就會(huì)有動(dòng)力保證較低的輕微故障概率，不用適航局站在顧客的角度來(lái)限制它的發(fā)生概率。
而所有航空發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性、安全性工作都在試圖證明兩件事情，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)有那些危害性后果、重要后果、和輕微后果，以及這三種后果的概率沒(méi)有超過(guò)對(duì)應(yīng)的概率限制。而強(qiáng)度設(shè)計(jì)中有很大一部分工作都是為如何證明這兩件事提供證據(jù)。
這就會(huì)用到一些給予統(tǒng)計(jì)學(xué)的概率壽命分析工具，通過(guò)每個(gè)零件的失效概率，計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的失效概率。最經(jīng)典的就是weibull分析。
而對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)的失效概率，如果想電子零件那樣通過(guò)大批量的試驗(yàn)來(lái)獲取，明顯是不現(xiàn)實(shí)的，所以通常會(huì)有一些其他的分析方法，比如假設(shè)每一個(gè)尺寸在公差帶范圍內(nèi)按正態(tài)分布，而材料的性能也是一個(gè)按照正態(tài)分布參數(shù)，同時(shí)一些有限元分析工具中也都提供了敏感性分析，這樣就計(jì)算出的強(qiáng)度也是一個(gè)概率分布。從而使用概率壽命工具，推導(dǎo)整個(gè)部件的失效概率。
還有概率損傷壽命分析也是一個(gè)計(jì)算零件失效概率分布的一套方法，首先我們認(rèn)為任何零件都是具有缺陷的，而初始缺陷的尺寸是一個(gè)概率分布，根據(jù)斷裂力學(xué)理論，可以算出一個(gè)尺寸的裂紋擴(kuò)展到極限的壽命循環(huán)或者時(shí)間，這即是一個(gè)零件的失效概率。
所以說(shuō)強(qiáng)度設(shè)計(jì)，從根本上就是一個(gè)計(jì)算失效概率的工作。
本片首發(fā)于我的博客 https://ahuangsnail.com/posts/78
展開(kāi) AcuSolve在日本高速列車(chē)安全性和舒適性仿真方面的應(yīng)用
AcuSolve在日本高速列車(chē)安全性和舒適性仿真方面的應(yīng)用
客戶(hù)簡(jiǎn)介
日本車(chē)輛制造株式會(huì)社（Nippon Sharyo），位于日本名古屋，從19世紀(jì)末開(kāi)始制造列車(chē)。現(xiàn)今它仍是日本產(chǎn)量最高的鐵路列車(chē)制造商之一，擁有1100名員工，制造各種類(lèi)型的列車(chē)，如特快列車(chē)、通勤列車(chē)，地鐵及輕軌等。自從1964年第一輛時(shí)速200km/h高速列車(chē)起，日本車(chē)輛制造株式會(huì)社制造了超過(guò)3200個(gè)車(chē)廂。最新的子彈頭列車(chē)時(shí)速可達(dá)300km/h。
挑戰(zhàn)
通常如果一輛列車(chē)通過(guò)空曠無(wú)障礙區(qū)域，列車(chē)的空氣動(dòng)力載荷相對(duì)不是很復(fù)雜。然而列車(chē)在行駛過(guò)程中通常需要穿過(guò)隧道，同時(shí)也會(huì)在空曠地域或隧道內(nèi)與其它列車(chē)交匯，這些情況下空氣動(dòng)力載荷就比較復(fù)雜。當(dāng)列車(chē)穿過(guò)隧道，列車(chē)頭部的壓力波會(huì)引起很大的噪聲和振動(dòng)，因此設(shè)計(jì)者需要設(shè)計(jì)良好的列車(chē)頭部外形，盡可能減小進(jìn)出隧道壓力波動(dòng)的大小。
當(dāng)兩輛列車(chē)在隧道內(nèi)會(huì)車(chē)時(shí)，問(wèn)題更為復(fù)雜。每列車(chē)都將形成強(qiáng)烈的沖擊波，這些波的碰撞和相互作用可對(duì)列車(chē)產(chǎn)生巨大的作用力。例如，列車(chē)對(duì)另外一輛列車(chē)產(chǎn)生巨大的推力，當(dāng)壓力平衡后，列車(chē)又被拉回，如果在設(shè)計(jì)過(guò)程中這樣的作用力考慮得不是很周全，則列車(chē)實(shí)際中可能會(huì)有傾覆出軌的危險(xiǎn)。即使較理想的情況下，該效應(yīng)也會(huì)對(duì)乘客的舒適性有巨大影響。
另外當(dāng)盡可能最大化乘客的舒適性和安全性后，以及其它一些方面也需要考慮。如列車(chē)明線運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)載荷、高速行駛的側(cè)風(fēng)作用、列車(chē)門(mén)的噪聲影響以及客艙內(nèi)的通風(fēng)換熱等。
解決方案
制造樣機(jī)是十分昂貴的，因此Nippon Sharyo采用Altair CFD軟件AcuSolve進(jìn)行復(fù)雜的空氣動(dòng)力學(xué)仿真：
- 安全性：預(yù)測(cè)側(cè)風(fēng)運(yùn)行載荷，無(wú)風(fēng)運(yùn)行載荷以及會(huì)車(chē)載荷。
- 舒適性：除了進(jìn)隧道噪聲，還進(jìn)了HVAC（暖通空調(diào)）仿真，考察乘客熱舒適性。
展開(kāi) AcuSolve 在日本高速列車(chē) 安全性和舒適性仿真方面的應(yīng)用
行業(yè)：
挑戰(zhàn)：通過(guò)分析列車(chē)空氣動(dòng)力載荷 及客艙內(nèi)熱流分析增加列車(chē) 舒適性和安全性
Altair 解決方案：AcuSolve CFD 仿真
優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)我?AcuSolve 軟件包 便可完成列車(chē)的綜合仿 真，滿(mǎn)足多方面模擬的 需要； 改善了列車(chē)的設(shè)計(jì)
背景介紹
日本車(chē)輛制造株式會(huì)社（Nippon Sharyo），位于日本名古屋，從 19 世紀(jì)末開(kāi) 始制造列車(chē)。現(xiàn)今它仍是日本產(chǎn)量最高的鐵路列車(chē)制造商之一，擁有 1100 名員工， 制造各種類(lèi)型的列車(chē)，如特快列車(chē)、通勤列車(chē)，地鐵及輕軌等。自從 1964 年第一 輛時(shí)速 200km/h 高速列車(chē)起，日本車(chē)輛制造株式會(huì)社制造了超過(guò) 3200 個(gè)車(chē)廂。最 新的子彈頭列車(chē)時(shí)速可達(dá) 300km/h。
挑戰(zhàn)
通常如果一輛列車(chē)通過(guò)空曠無(wú)障礙區(qū)域，列車(chē)的空氣動(dòng)力載荷相對(duì)不是很復(fù)雜。 然而列車(chē)在行駛過(guò)程中通常需要穿過(guò)隧道，同時(shí)也會(huì)在空曠地域或隧道內(nèi)與其它列 車(chē)交匯，這些情況下空氣動(dòng)力載荷就比較復(fù)雜。當(dāng)列車(chē)穿過(guò)隧道，列車(chē)頭部的壓力 波會(huì)引起很大的噪聲和振動(dòng)，因此設(shè)計(jì)者需要設(shè)計(jì)良好的列車(chē)頭部外形，盡可能減 小進(jìn)出隧道壓力波動(dòng)的大小。
當(dāng)兩輛列車(chē)在隧道內(nèi)會(huì)車(chē)時(shí)，問(wèn)題更為復(fù)雜。每列車(chē)都將形成強(qiáng)烈的沖擊波， 這些波的碰撞和相互作用可對(duì)列車(chē)產(chǎn)生巨大的作用力。例如，列車(chē)對(duì)另外一輛列車(chē) 產(chǎn)生巨大的推力，當(dāng)壓力平衡后，列車(chē)又被拉回，如果在設(shè)計(jì)過(guò)程中這樣的作用力 考慮得不是很周全，則列車(chē)實(shí)際中可能會(huì)有傾覆出軌的危險(xiǎn)。即使較理想的情況下， 該效應(yīng)也會(huì)對(duì)乘客的舒適性有巨大影響。
另外當(dāng)盡可能最大化乘客的舒適性和安全性后，以及其它一些方面也需要考慮。
展開(kāi) 基于數(shù)字化拱壩安全性分析
使用設(shè)備：計(jì)算機(jī)附帶20個(gè)CPU
方法：理論計(jì)算設(shè)計(jì)尺寸→Rhino 6 參數(shù)化建模→c40混凝土實(shí)驗(yàn)與有限元計(jì)算對(duì)比→Abaqus有限元數(shù)值模擬→分析有限元計(jì)算結(jié)果
耗費(fèi)時(shí)間：一個(gè)月
基于數(shù)字化拱壩安全性分析
摘 要
拱壩是一種典型的水工結(jié)構(gòu)，目前我國(guó)水工結(jié)構(gòu)建設(shè)處于快速發(fā)展階段，不僅在國(guó)內(nèi)有較多的建設(shè)項(xiàng)目，而且一帶一路基建項(xiàng)目中也有不少建設(shè)項(xiàng)目。拱壩的設(shè)計(jì)與建設(shè)受到水文地質(zhì)環(huán)境的影響，因此拱壩的尺寸、材料和選址等問(wèn)題制約了拱壩的設(shè)計(jì)與建設(shè)，并且對(duì)其服役的安全性也有很大的影響。
本文采用參數(shù)化方法設(shè)計(jì)了一座高220m，壩頂橫跨470m，壩底穩(wěn)固在200m的河床之上的雙曲率拱壩幾何模型，同時(shí)將泄洪口和“V”字形地形參數(shù)化，協(xié)助雙曲拱壩的形態(tài)設(shè)計(jì)。參考理論數(shù)學(xué)解析方法，計(jì)算拱壩分析模型在豎向自重狀態(tài)下和靜水壓力作用下壩體的典型位置應(yīng)力值，同時(shí)采用有限元分析方法計(jì)算壩體上典型位置應(yīng)力值與理論解析值進(jìn)行對(duì)比，兩者結(jié)果相差5.9%，證明了選取的理論分析方法與有限元數(shù)值分析的合理性，為拱壩在復(fù)雜荷載工況下的安全性分析奠定了基礎(chǔ)。
拱壩在多荷載工況下安全性分析主要有以下內(nèi)容：分析水壓力作用下的拱壩的應(yīng)力分布，具體有：靜水壓力作用下的模型豎向切片、橫向切片和整體模型的應(yīng)力，依據(jù)應(yīng)力判斷其安全性；分析在正常蓄水位時(shí)水面產(chǎn)生波浪荷載對(duì)拱壩安全性影響；依據(jù)我國(guó)現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，分析多遇地震和罕遇地震水平方向設(shè)計(jì)反應(yīng)譜作用下的動(dòng)力響應(yīng)對(duì)其安全性影響；最后進(jìn)行多遇地震和罕遇地震的動(dòng)力時(shí)程分析響應(yīng)，評(píng)估拱壩的安全性。采用流固耦合計(jì)算方法，分析拱壩在泄洪狀態(tài)下的安全性。
展開(kāi) 結(jié)構(gòu)加固，為什么一直強(qiáng)調(diào)安全性鑒定？
安全性鑒定，對(duì)材料的施工性能，同樣起到了指導(dǎo)、輔助的作用。
最能體現(xiàn)安全性鑒定對(duì)工藝性能影響的是觸變指數(shù)這一參數(shù)，觸變性在膠粘工藝上體現(xiàn)為：攪動(dòng)下，膠液黏度迅速下降，便于涂刷；停止時(shí)，膠液黏度立即增大，不會(huì)隨意流淌。這一特性，對(duì)粘鋼、粘貼纖維復(fù)合材以及植筋工程中都特別重要。觸變性符合要求，意味著既可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，又能保證涂刷的均勻性和膠縫厚度的可控性，是膠體必要的檢測(cè)性能之一。
另外，安全性鑒定，對(duì)膠體25℃下垂流度也有規(guī)定。這一性質(zhì)我們比較容易理解，如果膠體下垂流度過(guò)高，那么在施工的過(guò)程中，膠體會(huì)發(fā)生較嚴(yán)重的流淌，導(dǎo)致施工進(jìn)展困難，膠體無(wú)法固化，強(qiáng)度受到影響，因此25℃下垂流度也是必需符合的指標(biāo)之一。
除去上述兩條性質(zhì)之外，安全性鑒定對(duì)加固材料還有更多、更全面細(xì)節(jié)上的要求，無(wú)論哪方面，都是經(jīng)過(guò)仔細(xì)斟酌，意在保證加固質(zhì)量。建筑安全無(wú)小事，安全性鑒定，是保證結(jié)構(gòu)安全的根本需求。
（本文來(lái)源加固技術(shù)，作者：卡本）
END
展開(kāi) 
民用飛機(jī)系統(tǒng)安全性要求，源自何方？
01 前面的話
雖然航空運(yùn)輸是公認(rèn)的最安全的交通運(yùn)輸手段，但自飛機(jī)誕生至今，一些致命的飛行事故仍頻頻發(fā)生。因此在民用飛機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，飛機(jī)設(shè)計(jì)師必須考慮飛機(jī)安全性的要求，使安全性成為民用飛機(jī)的一種基本特性。
那么民機(jī)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性要求，究竟源自何方？且聽(tīng)本文細(xì)細(xì)道來(lái)。
02 公眾利益和適航的要求
民用飛機(jī)安全性要求，最初來(lái)源于公眾利益和適航的要求。
伴隨著多次空難事故的發(fā)生，公眾從自身利益出發(fā)，要求政府對(duì)空中飛行活動(dòng)進(jìn)行管理，以確保航空器的設(shè)計(jì)、制造和維修，能夠達(dá)到一定的安全性水平。
因此適航規(guī)章（例如 CCAR/FAR/CS 25.1309）及相關(guān)咨詢(xún)材料，定義了飛機(jī)能在預(yù)期的環(huán)境中安全飛行的要求，以保護(hù)公眾利益。
伴隨著民用飛機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，飛機(jī)和系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能得以不斷擴(kuò)展，復(fù)雜電子硬件和軟件得到廣泛應(yīng)用。
現(xiàn)代飛機(jī)的氣動(dòng)布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，與飛控系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、航電系統(tǒng)的關(guān)系也日益密切，電傳飛行控制等系統(tǒng)已成為機(jī)上最重要、最復(fù)雜的系統(tǒng)。
針對(duì)這樣一類(lèi)復(fù)雜系統(tǒng)，需要考慮當(dāng)單個(gè)或多個(gè)功能喪失或異常時(shí)，對(duì)飛機(jī)、機(jī)組及乘客的潛在危害。此外，還需考慮執(zhí)行不同功能的系統(tǒng)之間的相互影響。
03 公眾/飛機(jī)制造商/運(yùn)營(yíng)商的折中
公眾對(duì)飛機(jī)安全性的要求是永無(wú)止境的！
而安全性要求越高，相應(yīng)的系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜度、研發(fā)難度、維護(hù)工作和重量等也越高。這對(duì)于飛機(jī)制造商和飛機(jī)運(yùn)營(yíng)商而言，有時(shí)是難以承受的。
因此，定義合適的安全性要求，使公眾、飛機(jī)制造商和飛機(jī)運(yùn)營(yíng)商都能夠接受，是一個(gè)折中和權(quán)衡的過(guò)程。這一過(guò)程的關(guān)鍵則是定義 “失效狀態(tài)的發(fā)生概率” 和 “影響程度” 之間的約束關(guān)系。
即，隨著失效狀態(tài)影響程度的加深，其故障發(fā)生概率要求越來(lái)越小。
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仿真助力NASCAR評(píng)估SAFER防撞墻的沖擊影響
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NASCAR利用人體模型和仿真技術(shù)降低受傷風(fēng)險(xiǎn)
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展開(kāi) 三種不同密封形式泵的安全性比較
三、安全性及經(jīng)濟(jì)性比較
（1）安全性比較的角度說(shuō)明
一個(gè)設(shè)備的安全性評(píng)價(jià)是一個(gè)綜合系統(tǒng)的問(wèn)題，具包括設(shè)備本身質(zhì)量的可靠性及設(shè)備的完好性，也包括環(huán)境及人的行為操作對(duì)設(shè)備安全的影響。
因本文論述的側(cè)重點(diǎn)是單端面密封離心泵、雙端面密封離心泵及屏蔽泵在輸送危險(xiǎn)物料時(shí)的安全性，所以這三臺(tái)泵的安全性評(píng)價(jià)側(cè)重在泵泄漏造成的危害角度。
現(xiàn)在進(jìn)行的安全性比較僅從泵的結(jié)構(gòu)和軸封特性，當(dāng)軸封故障發(fā)生泄露時(shí)，造成介質(zhì)泄漏到環(huán)境中，可能引起的人身健康、環(huán)保，安全角度進(jìn)行考慮，進(jìn)行比較的。
（2）甲醇輸送泵泄漏時(shí)存在的安全風(fēng)險(xiǎn)
由本案例可知，輸送泵輸送的介質(zhì)為甲醇，甲醇揮發(fā)度高、無(wú)色、易燃易爆、有毒；易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物；遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。
與氧化劑接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或引起燃燒。在火場(chǎng)中，受熱的容器有爆炸危險(xiǎn)。能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇明火會(huì)引著回燃，燃燒分解一氧化碳、二氧化碳、水。有劇毒。
（3）輸送泵輸送甲醇危險(xiǎn)物料的安全性比較
根據(jù)甲醇泵輸送甲醇危險(xiǎn)物料可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)和泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及軸封特性分析可知，單端面密封離心泵、雙端面密封離心泵、屏蔽泵在輸送甲醇危險(xiǎn)物料時(shí)：
① 蔽泵可以達(dá)到無(wú)泄漏的要求，所以最安全。
② 雙端面密封離心泵具有的兩級(jí)密封，當(dāng)內(nèi)機(jī)封泄漏時(shí)，會(huì)先泄漏到外級(jí)機(jī)封的沖洗冷卻系統(tǒng)壓力罐，而沒(méi)有直接泄漏到環(huán)境中來(lái)，確保初步的安全，所以相對(duì)比較安全。
③ 單端面密封離心泵只有一級(jí)密封，當(dāng)機(jī)封泄漏時(shí)，泵體介質(zhì)會(huì)直接泄漏到環(huán)境中，所以安全性一般。
展開(kāi) 三種不同密封形式泵的安全性比較
三、安全性及經(jīng)濟(jì)性比較
（1）安全性比較的角度說(shuō)明
一個(gè)設(shè)備的安全性評(píng)價(jià)是一個(gè)綜合系統(tǒng)的問(wèn)題，具包括設(shè)備本身質(zhì)量的可靠性及設(shè)備的完好性，也包括環(huán)境及人的行為操作對(duì)設(shè)備安全的影響。因本文論述的側(cè)重點(diǎn)是單端面密封離心泵、雙端面密封離心泵及屏蔽泵在輸送危險(xiǎn)物料時(shí)的安全性，所以這三臺(tái)泵的安全性評(píng)價(jià)側(cè)重在泵泄漏造成的危害角度。現(xiàn)在進(jìn)行的安全性比較僅從泵的結(jié)構(gòu)和軸封特性，當(dāng)軸封故障發(fā)生泄露時(shí)，造成介質(zhì)泄漏到環(huán)境中，可能引起的人身健康、環(huán)保，安全角度進(jìn)行考慮，進(jìn)行比較的。
（2）甲醇輸送泵泄漏時(shí)存在的安全風(fēng)險(xiǎn)
由本案例可知，輸送泵輸送的介質(zhì)為甲醇，甲醇揮發(fā)度高、無(wú)色、易燃易爆、有毒。易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物。遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氧化劑接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或引起燃燒。在火場(chǎng)中，受熱的容器有爆炸危險(xiǎn)。能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇明火會(huì)引著回燃。燃燒分解一氧化碳、二氧化碳、水。有劇毒。
（3）輸送泵輸送甲醇危險(xiǎn)物料的安全性比較
根據(jù)甲醇泵輸送甲醇危險(xiǎn)物料可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)和泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及軸封特性分析可知，單端面密封離心泵、雙端面密封離心泵、屏蔽泵在輸送甲醇危險(xiǎn)物料時(shí)：
①蔽泵可以達(dá)到無(wú)泄漏的要求，所以最安全。
②雙端面密封離心泵具有的兩級(jí)密封，當(dāng)內(nèi)機(jī)封泄漏時(shí)，會(huì)先泄漏到外級(jí)機(jī)封的沖洗冷卻系統(tǒng)壓力罐，而沒(méi)有直接泄漏到環(huán)境中來(lái)，確保初步的安全，所以相對(duì)比較安全。
③單端面密封離心泵只有一級(jí)密封，當(dāng)機(jī)封泄漏時(shí)，泵體介質(zhì)會(huì)直接泄漏到環(huán)境中，所以安全性一般。
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