安全系数
安全系数（英语：factor of safety 或 safety factor），简称SF，但通常以FS表示，是指一个结构或是机械所能负荷的负载可以超过预期负载的程度。
安全系数为大于等于1的数值，安全系数越高，表示结构或机械的安全度越高，但也意味着其成本也相对提高。
一般而言，结构所能负荷的程度需比预期的负载要大。在许多专案中（如桥梁及建筑物），不可能进行完整的测试，但先确定结构允许负荷的程度，而且需要到一定的准确度。
许多系统在设计时会加以考量，不止在正常条件下可以使用，在一些较特殊的严酷条件下（如紧急情形、较预期要大的负载、异常使用或系统退化）仍能正常使用。
二种定义
[编辑]安全系数有二种不同的定义：一种是绝对强度（结构能力）相对实际负载（或是所需负载）的比例，这是量测特定设计可靠度的方式。另一种则是在法律、标准、设计规格、契约或是习惯上订定的一个常数，结构的能力相对额定负载的比例需等于或是大于此一数值。
上述第一种定义的安全系数（计算值）也可以称为实际安全系数'而第二种定义的安全系数（要求值）则称为设计系数、设计设计系数或要求设计系数。但不同的产业或是工程团体中的用法不一定一致，常会造成困扰。因此在应用时需知道所使用的是哪一个定义。不一致和困扰的原因是许多参考书籍及标准团体都使用“安全系数”，但使用的定义不同。像设计规范（design codes）及结构工程及机械工程的教科书中常用安全系数来表示结构能力和实际负载的比例（上述的第一种定义）[1][2][3]。而许多大学的材料力学书籍是以安全系数为一个事先提出的定值（上述的第二种定义）[4][5][6]。
计算
[编辑]计算安全系数的方式有许多种，在本质上所有方法都在计算同一件事：系统可以比预期的负载要多承受多少负载。各算法的差异是在于计算数值及比较基准的不同。安全系数的值可以视为比较不同系统之间可靠度差异的基准。
若一系统安全系数大于1，不表示它一定安全。许多品质保证、工程设计、制造、安装及使用上的因素都会影响一系统在特定应用下的安全性。
相关条目
[编辑]参考文献
[编辑]- ^ Young, W.: Roark's Formulas for Stress and Strain, 6th 、edition. McGraw-Hill, 1989.
- ^ Shigley, J and Mischke, C: Standard Handbook of Machine Design, page 2-15. McGraw-Hill, 1986.
- ^ ASME BTH-1: Design of Below-the-Hook Lifting Devices, Section 1-5, ASME, 2005.
- ^ Beer, F and Johnson, R: Mechanics of Materials, second edition. McGraw-Hill,1992.
- ^ Timoshenko, S: Strength of Materials, Volume 1. Krieger, 1958.
- ^ Buchanan, G: Mechanics of Materials, Page 55. Holt, Reinhart, and Watson,1988.