Презентация на тему Внешние факторы отказов технических систем техносферы. Лекция 2

Содержание

Вопросы 1. Классификация внешних воздействующих факторов. 2. Воздействие внешних факторов на технические системы техносферы. 3. Старение материалов. 4. Факторы нагрузки.
Лекция 2 Внешние факторы отказов технических систем техносферы. Вопросы 1. Классификация внешних воздействующих факторов.  2. Воздействие внешних факторов на технические системы техносферы. Вопрос №1 Классификация внешних воздействующих факторов. В зависимости от этапа эксплуатации изменяются показатели надежности системы. 	Отказы технических устройств определяются: внешними (человек, С позиций энергоэнтропийной концепции опасности следует выделить три источника воздействия: - действие энергии от внешних Различные виды энергии вызывают в элементах системы процессы, связанные со сложными физико-химическими явлениями, приводящими к Отказы в технических системах и развитие аварии могут происходить и по причине внешних воздействий, не Ошибки, совершаемые персоналом, так же разнообразны, как и конкретные производственные функции. Наиболее часто встречаются следующие Для элементов технических систем, расположенных вне зданий и сооружений, определяющими и дестабилизирующими внешними факторами являются Вопрос № 2 Воздействие внешних факторов на технические системы техносферы Воздействие климатических факторов вызывает определенного вида отказы, возникающие в результате случайных перегрузок, несовершенства структурной схемы При оценке показателей надежности технических изделий, входящих в системы, необходимы данные об изменениях температуры окружающего При резком изменении температуры воздуха происходит неравномерное охлаждение или нагрев материала, что вызывает дополнительные напряжения Например, для металла существуют экспериментальные методы определения остаточных напряжений. Они делятся на механические и физические. Одним из наиболее распространенных физических методов, является рентгенографический. Преимуществом рентгенографического метода является возможность его применения Относительное удлинение или сжатие отдельных слоев материала определяется зависимостью:  εt = αt (t2 – Характер неблагоприятного влияния влажности воздуха на материал зависит от процентного содержания влаги в воздухе. При Наиболее активно влагу из воздуха поглощают гигроскопические материалы. Внутрь материала влага может проникать при поглощении Насыщение влагой таких материалов, как резина и некоторых других, происходит путем осмоса. О́смос процесс односторонней При осаждении влаги на металлические поверхности создаются благоприятные условия для атмосферной коррозии металлов. Этот вид При повышении влажности воздуха увеличивается толщина пленки влаги на поверхности металла, которая определяет виды атмосферной Сухая коррозия (участок I) происходит при отсутствии пленки влаги на поверхности металла.  При влажной Наибольшее влияние атмосферное давление оказывает на конструкционные материалы систем, используемых при работе в высокогорных условиях. На технические изделия, расположенные вне помещений, действует ветер и ледяной дождь. При обледенении увеличивается размер Как следствие песчаных бурь, в воздухе периодически содержится значительное количество песка. Перемещаясь в воздухе, частицы Существенное влияние на конструкционные материалы оказывают содержащиеся в атмосфере коррозионные агенты или вещества интенсифицирующие процессы Большое воздействие на конструкционные материалы оказывают биологические факторы. Наиболее опасными являются плесневые грибы, споры которых Вопрос №3 Старение материалов. Старение материалов обусловлено в основном рекристаллизацией материалов, химическими реакциями, коррозионными процессами которые, вызывают изменение начальных Для расчета надежности необходимо знать скорость протекания процесса повреждения f(g) или степень данного повреждения U(t) Основные виды старения: Механическое старение металлов в основном связано с диффузией атомов металла. Особое значение имеет Процесс старения, проявляются при эксплуатации систем как случайный процесс. Это связано с двумя основными причинами. Во-первых, начальные свойства материала и параметры элемента имеют рассеяние, так как являются продуктом некоторого технологического Вопрос №4 Факторы нагрузки Механическая энергия приводит к изнашиванию и искажению первоначальной формы элементов, и при достижении определенных отклонений К причинам механических повреждений элементов и систем в целом относятся: - недостатки конструкции, не обеспечивающие - отказы таких узлов, как насосы и компрессоры, вентиляторы; - неисправности в системе контроля (датчики Параметром, определяющим степень нагрузки составляющих систему элементов, зависящей от его режима работы, является коэффициент нагрузки, Химическая энергия вызывает процессы коррозии в резервуарах и трубопроводах агрегатов химической промышленности, кузовов автомобилей. Повреждение В радиоэлектронной и электрической аппаратуре в различных режимах ее работы может изменяться электрическая нагрузка на

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1 Лекция 2
Внешние факторы
отказов технических систем техносферы.

Лекция 2Внешние факторыотказов технических систем техносферы.

Слайд 2 Вопросы
1. Классификация внешних воздействующих факторов.
2. Воздействие внешних факторов на технические

Вопросы1. Классификация внешних воздействующих факторов. 2. Воздействие внешних факторов на технические системы техносферы.3. Старение материалов.
системы техносферы.
3. Старение материалов.
4. Факторы нагрузки.

Слайд 3 Вопрос №1
Классификация внешних воздействующих факторов.

Вопрос №1Классификация внешних воздействующих факторов.

Слайд 4 В зависимости от этапа эксплуатации изменяются показатели надежности системы.
Отказы технических устройств

В зависимости от этапа эксплуатации изменяются показатели надежности системы.	Отказы технических устройств определяются:внешними (человек, техника, среда)
определяются:
внешними (человек, техника, среда) факторами (климат, нагрузки, состояние среды, механические, химические, ошибки и саботаж персонала, восстановительные воздействия и другие воздействия),
внутренними факторами (конструкция, материалы),

Слайд 5 С позиций энергоэнтропийной концепции опасности следует выделить три источника воздействия:
- действие

С позиций энергоэнтропийной концепции опасности следует выделить три источника воздействия:- действие энергии от внешних источников,
энергии от внешних источников, включая человека, выполняющего функции;
- внутренние источники, связанные как с рабочими процессами, протекающими в системе, так и с работой отдельных частей системы;
- потенциальная энергия, которая накоплена в материалах и элементах системы в процессе их изготовления (внутренние напряжения в отливке,
монтажные напряжения).

Слайд 6 Различные виды энергии вызывают в элементах системы процессы, связанные со сложными

Различные виды энергии вызывают в элементах системы процессы, связанные со сложными физико-химическими явлениями, приводящими к
физико-химическими явлениями, приводящими к деформации, износу, поломке, коррозии и другим видам повреждений. Возникновение повреждений влечет за собой изменение выходных параметров
системы и отказ.

Слайд 7 Отказы в технических системах и развитие аварии могут происходить и по

Отказы в технических системах и развитие аварии могут происходить и по причине внешних воздействий, не
причине внешних воздействий, не связанных с производственными
процессами.
Внешние воздействия, связанные с:
- автомобильным и железнодорожным транспортом;
- работой станций по заправке горючим;
- работой соседних предприятий, в особенности тех, которые используют легковоспламеняющиеся или взрывоопасные вещества;
- механическими ударами.

Слайд 8 Ошибки, совершаемые персоналом, так же разнообразны, как и конкретные производственные функции.

Ошибки, совершаемые персоналом, так же разнообразны, как и конкретные производственные функции. Наиболее часто встречаются следующие
Наиболее часто встречаются следующие ошибки:
- ошибки обнаружения;
- ошибки в оценке ситуации и принятии решения;
- ошибки выполнения действия (последовательности, пропуск, включение лишнего, нарушение правил);
- ошибки в ориентации (недостаток информации, избыток информации);
- ошибки связи.

Слайд 9 Для элементов технических систем, расположенных вне зданий и сооружений, определяющими и

Для элементов технических систем, расположенных вне зданий и сооружений, определяющими и дестабилизирующими внешними факторами являютсяклиматические:атмосферное
дестабилизирующими внешними факторами являются
климатические:
атмосферное давление,
температура,
влажность,
осадки (дождь, снег, град),
пыль, песок,
солнечное излучение,
поток воздуха.


Слайд 10 Вопрос № 2
Воздействие внешних факторов на технические системы техносферы

Вопрос № 2Воздействие внешних факторов на технические системы техносферы

Слайд 11 Воздействие климатических факторов вызывает определенного вида отказы, возникающие в результате случайных

Воздействие климатических факторов вызывает определенного вида отказы, возникающие в результате случайных перегрузок, несовершенства структурной схемы
перегрузок, несовершенства структурной схемы машины и др.
Ухудшение эксплуатационных свойств материалов и условий работы механизмов машин вызывает пусковые и нагрузочные отказы и ускоряет появление внезапных и постепенных отказов.


Слайд 12 При оценке показателей надежности технических изделий, входящих в системы, необходимы данные

При оценке показателей надежности технических изделий, входящих в системы, необходимы данные об изменениях температуры окружающего
об изменениях температуры окружающего воздуха во времени.
Характер изменения температуры во времени описывается случайным процессом:
T (t ) =T (t ) + ψ(t),
где:
T - средняя температура, соответствующая времени t, С;
t - время;
ψ(t) - случайная составляющая температуры, соответствующая времени t, °С.

Слайд 13 При резком изменении температуры воздуха происходит неравномерное охлаждение или нагрев материала,

При резком изменении температуры воздуха происходит неравномерное охлаждение или нагрев материала, что вызывает дополнительные напряжения
что вызывает дополнительные напряжения в нем. Наибольшие напряжения возникают при резком охлаждении деталей.

Слайд 14 Например, для металла существуют экспериментальные методы определения остаточных напряжений. Они делятся

Например, для металла существуют экспериментальные методы определения остаточных напряжений. Они делятся на механические и физические.
на механические и физические.
Механические методы основаны на принципе упругой разгрузки объема металла путем его разрезания.
Физические - не связаны с обязательным разрушением металла, в отличие от механических. Они основаны на изменении свойств металла, происходящего под влиянием остаточных напряжений.

Слайд 15 Одним из наиболее распространенных физических методов, является рентгенографический. Преимуществом рентгенографического метода

Одним из наиболее распространенных физических методов, является рентгенографический. Преимуществом рентгенографического метода является возможность его применения
является возможность его применения при исследовании напряжений в малых зонах деталей сложной конфигурации без их разрушения.
Существуют и другие неразрушающие методы, среди них можно выделить: магнитоупругий, ультрозвуковой, электростатический, голографический и т.д.

Слайд 16 Относительное удлинение или сжатие отдельных слоев материала определяется зависимостью:

εt = αt

Относительное удлинение или сжатие отдельных слоев материала определяется зависимостью:εt = αt (t2 – t1 ),где:
(t2 – t1 ),
где:
αt - коэффициент линейного расширения;
t1 - температура в первом слое;
t2 - температура во втором слое;
t2 = t1 + (∂t / ∂l )Δl ;
l - расстояние между слоями.

Слайд 17 Характер неблагоприятного влияния влажности воздуха на материал зависит от процентного содержания

Характер неблагоприятного влияния влажности воздуха на материал зависит от процентного содержания влаги в воздухе. При
влаги в воздухе. При большом содержании влаги в воздухе (более 90 %) она снижает служебные свойства материалов,
проникая внутрь этих материалов или образуя на их поверхности пленки жидкости. При малом содержании влаги в воздухе (ниже 50 %), влага,
содержащаяся в материалах, испаряется в воздух, что также изменяет свойства материалов: они становятся хрупкими, в них появляются трещины.

Слайд 18 Наиболее активно влагу из воздуха поглощают гигроскопические материалы. Внутрь материала влага

Наиболее активно влагу из воздуха поглощают гигроскопические материалы. Внутрь материала влага может проникать при поглощении
может проникать при поглощении ее материалом (капиллярная конденсация) или проникновением в структуру полимера (в межмолекулярные промежутки), а также через трещины и крупные поры в материале.

Слайд 19 Насыщение влагой таких материалов, как резина и некоторых других, происходит путем

Насыщение влагой таких материалов, как резина и некоторых других, происходит путем осмоса.О́смос процесс односторонней диффузии
осмоса.

О́смос процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону бо́льшей концентрации растворённого вещества (меньшей концентрации растворителя).


Слайд 20 При осаждении влаги на металлические поверхности создаются благоприятные условия для атмосферной

При осаждении влаги на металлические поверхности создаются благоприятные условия для атмосферной коррозии металлов. Этот вид
коррозии металлов. Этот вид коррозии является наиболее распространенным, и на его долю приходится около половины общих потерь металла от коррозии.

CATERPILLAR бросили в безжизненной пустыне на берегу океана. И вот, что с ним стало за 40 лет


Слайд 21 При повышении влажности воздуха увеличивается толщина пленки влаги на поверхности металла,

При повышении влажности воздуха увеличивается толщина пленки влаги на поверхности металла, которая определяет виды атмосферной
которая определяет виды атмосферной коррозии.

Слайд 22 Сухая коррозия (участок I) происходит при отсутствии пленки влаги на поверхности

Сухая коррозия (участок I) происходит при отсутствии пленки влаги на поверхности металла. При влажной коррозии
металла.
При влажной коррозии (участок II) скорость коррозии резко повышается.
При мокрой коррозии (участок III) толщина пленки влаги наибольшая (при 100 % влажности воздуха). Снижение скорости коррозии в этом случае объясняется затруднительностью диффузии кислорода воздуха через толстую пленку влаги.
Участок IV - случай погружения металла в жидкость.

Слайд 23 Наибольшее влияние атмосферное давление оказывает на конструкционные материалы систем, используемых при

Наибольшее влияние атмосферное давление оказывает на конструкционные материалы систем, используемых при работе в высокогорных условиях.
работе в высокогорных условиях. С ростом высоты снижается электрическая прочность воздуха (ухудшаются диэлектрические свойства).
Вероятность пробоя увеличивается на 30 % при снижении давления с 1013 до 709 гПа (линейная зависимость), что отвечает подъему на высоту около 3000 м над уровнем моря. Пониженное давление также влияет на полупроводники, вызывая ухудшение теплоотдачи и уменьшение пробивного напряжения.

Слайд 24 На технические изделия, расположенные вне помещений, действует ветер и ледяной дождь.

На технические изделия, расположенные вне помещений, действует ветер и ледяной дождь. При обледенении увеличивается размер
При обледенении увеличивается размер и масса изделий, что приводит к возрастанию действующих на них аэродинамических и физических нагрузок. Кроме того, гололед и гололедица, действуя на влажные гигроскопические материалы, вызывают образование частичек льда в порах, что снижает электрическое сопротивление этих материалов.

Слайд 25 Как следствие песчаных бурь, в воздухе периодически содержится значительное количество песка.

Как следствие песчаных бурь, в воздухе периодически содержится значительное количество песка. Перемещаясь в воздухе, частицы
Перемещаясь в воздухе, частицы диаметром 0,1—2000 мкм при контакте с открытыми поверхностями материалов, при попадании в смазочные материалы оказывают на материалы истирающее воздействие. Твердые частицы пыли и песка способны многократно увеличивать скорости абразивного изнашивания контактирующих поверхностей.

Слайд 26 Существенное влияние на конструкционные материалы оказывают содержащиеся в атмосфере коррозионные агенты

Существенное влияние на конструкционные материалы оказывают содержащиеся в атмосфере коррозионные агенты или вещества интенсифицирующие процессы
или вещества интенсифицирующие процессы коррозии. Основными повреждающими веществами являются:
катион водорода Н+,
диоксид серы,
оксиды азота,
формальдегид,
озон,
пероксид водорода.

Слайд 27 Большое воздействие на конструкционные материалы оказывают биологические факторы. Наиболее опасными являются

Большое воздействие на конструкционные материалы оказывают биологические факторы. Наиболее опасными являются плесневые грибы, споры которых
плесневые грибы, споры которых находятся в воздухе.

Слайд 28 Вопрос №3
Старение материалов.

Вопрос №3Старение материалов.

Слайд 29 Старение материалов обусловлено в основном рекристаллизацией материалов, химическими реакциями, коррозионными процессами

Старение материалов обусловлено в основном рекристаллизацией материалов, химическими реакциями, коррозионными процессами которые, вызывают изменение начальныхсвойств
которые, вызывают изменение начальных
свойств материалов. Эти изменения могут
привести к повреждению элемента и к опасности возникновения критического отказа системы.
Старение материалов вызывает снижение значений их характеристик во времени.

Слайд 30 Для расчета надежности необходимо знать скорость протекания процесса повреждения f(g) или

Для расчета надежности необходимо знать скорость протекания процесса повреждения f(g) или степень данного повреждения U(t)
степень данного повреждения U(t) в функции времени.
dU / dt = f (U ),
Такие зависимости могут быть получены на основе рассмотрения физики процесса или экспериментальным путем.

Слайд 31 Основные виды старения:
Механическое старение металлов в основном связано с диффузией атомов металла.

Основные виды старения:Механическое старение металлов в основном связано с диффузией атомов металла. Особое значение имеет старение
Особое значение имеет старение стали.
Магнитное старение приводит к постепенному изменению магнитных свойств под действием переменных магнитных полей, температурных перепадов, вибрации и иных факторов.
Старение полимеров - это деструкция макромолекул (либо, наоборот, их сшивание) под действием тепла, излучений, воды, воздуха и других факторов.

Слайд 32 Процесс старения, проявляются при эксплуатации систем как случайный процесс. Это связано

Процесс старения, проявляются при эксплуатации систем как случайный процесс. Это связано с двумя основными причинами.
с двумя основными причинами.

 Схема снижения свойств материалов в процессе старения


Слайд 33 Во-первых, начальные свойства материала и параметры элемента имеют рассеяние, так как

Во-первых, начальные свойства материала и параметры элемента имеют рассеяние, так как являются продуктом некоторого технологического
являются продуктом некоторого технологического процесса, который может функционировать лишь с определенной точностью и стабильностью (недостатки технологии изготовления).
Во-вторых, стохастическая природа процесса старения связана с широкой вариацией режимов работы и условий эксплуатации. В результате зависимости, описывающие процессы старения, становятся функциями случайных аргументов - нагрузок, скоростей, температур и т. п.

Слайд 34 Вопрос №4
Факторы нагрузки

Вопрос №4Факторы нагрузки

Слайд 35 Механическая энергия приводит к изнашиванию и искажению первоначальной формы элементов, и

Механическая энергия приводит к изнашиванию и искажению первоначальной формы элементов, и при достижении определенных отклонений
при достижении определенных отклонений от первоначальных значений возникает отказ.

Слайд 36 К причинам механических повреждений элементов и систем в целом относятся:
- недостатки

К причинам механических повреждений элементов и систем в целом относятся:- недостатки конструкции, не обеспечивающие их
конструкции, не обеспечивающие их целостность при перепадах внутреннего давления, действии внешних сил, коррозии, изменении температуры,
знакопеременных нагрузках;
- коррозия и удары;

Слайд 37 - отказы таких узлов, как насосы и компрессоры, вентиляторы;
- неисправности в

- отказы таких узлов, как насосы и компрессоры, вентиляторы;- неисправности в системе контроля (датчики давления
системе контроля (датчики давления и температуры, индикаторы уровня, приборы управления и т. д.);
- неисправности в системе безопасности (предохранительные клапаны, системы сброса давления, системы нейтрализации и т. д.);
- нарушение сварных швов и соединительных фланцев.

Слайд 38 Параметром, определяющим степень нагрузки составляющих систему элементов, зависящей от его режима

Параметром, определяющим степень нагрузки составляющих систему элементов, зависящей от его режима работы, является коэффициент нагрузки,представляющий
работы, является коэффициент нагрузки,
представляющий собой отношение рабочей нагрузки (Ар), действующей на элемент, к номинальному значению нагрузки (Ан), обусловленному нормативами (техническими условиями):
Кн = Ар /Ан.

Расчеты значений Кн для элементов различных систем не всегда просты, и в ряде случаев необходимы
экспериментальные исследования.

Слайд 39 Химическая энергия вызывает процессы коррозии в резервуарах и трубопроводах агрегатов химической

Химическая энергия вызывает процессы коррозии в резервуарах и трубопроводах агрегатов химической промышленности, кузовов автомобилей. Повреждение
промышленности, кузовов автомобилей. Повреждение стенок резервуаров и кузова агрегата может привести вначале к ухудшению выходных параметров, а затем, к полному выходу из строя системы.

Слайд 40 В радиоэлектронной и электрической аппаратуре в различных режимах ее работы может

В радиоэлектронной и электрической аппаратуре в различных режимах ее работы может изменяться электрическая нагрузка на
изменяться электрическая нагрузка на составные элементы, в связи с чем (при прочих равных условиях эксплуатации) меняется значение интенсивности их отказов.

  • Имя файла: vneshnie-faktory-otkazov-tehnicheskih-sistem-tehnosfery-lektsiya-2.pptx
  • Количество просмотров: 28
  • Количество скачиваний: 0