Cтраница 1
Механика катастроф базируется на следующих традиционных и новых развиваемых методах: сопротивления материалов, теории упругости, теории пластичности, теории ползучести, теории усталости, строительной механики, теории пластик и оболочек, теорий прочности, конструкционного материаловедения, физики прочности, динамики машин, вычислительной механики сплошных и дискретных систем, механики жидкостей и газов, теории надежности, линейной и нелинейной механики разрушения, трибологии. [1]
Механика катастроф как научная основа решения проблем безопасности сложных технических систем основывается на современных достижениях конструкционного материаловедения, включающего такие разделы наук, как физика прочности, сопротивление материалов, теория прочности, механика разрушения, а также металловедение, механика композиционных материалов. [2]
Механика катастроф занимается не столько изучением различного рода воздействий, сколько созданием аппарата перехода от определенных воздействий к расчетным действующим нагрузкам. Этот переход может осуществляться на базе создания соответствующих расчетных моделей ( функциональных или имитационных), а также при проведении полномасштабных или модельных экспериментов. [3]
Предметом механики катастроф являются аварии, связанные с механическими разрушениями или повреждениями элементов технических систем, последствия которых имеют принципиальное с точки зрения безопасности значение. Актуальность выделения в рамках традиционных направлений исследований еще одного обусловлена тем, что именно крупномасштабные разрушения и повреждения высоконагруженных элементов конструкций, как правило, приводят к максимально возможному ущербу. С другой стороны, суммарный ущерб от той или иной аварийной ситуации в значительной мере зависит от степени разрушения или повреждения различных элементов машин и конструкций, оборудования и систем защиты. [4]
Предметом механики катастроф являются аварии, связанные с механическими разрушениями или повреждениями элементов технических систем, последствия которых имеют принципиальное с точки зрения безопасности значение. Актуальность выделения в рамках традиционных направлений исследований еще одного обусловлена тем, что именно крупномасштабные разрушения и повреждения высоконагруженных элементов конструкций, как правило, приводят к максимально возможному ущербу. С другой стороны, суммарный ущерб от реализации той или иной аварийной ситуации в значительной мере зависит от степени разрушения или повреждения различных элементов машин и конструкций, оборудования и систем защиты. [5]
В механике катастроф наряду с рассмотренными выше поражающими факторами от аварий и катастроф техногенного характера должны в обязательном порядке рассматриваться поражающие факторы от природных катастроф. [6]
Основными научными направлениями механики катастроф являются исследование процессов накопления повреждений, реакции элементов конструкций на внешние и внутренние ( в том числе аварийные) воздействия, теория предельного состояния и собственно сам процесс закритического поведения элементов конструкций, который и приводит к тем или иным последствиям, а также создание теории критических, переходных, закритических и допускаемых состояний поврежденных СТС. [7]
На основе изложенного выше механика катастроф включает в рассмотрение следующие аварийные ситуации: разрушения, падения, обрушения, столкновения, взрывы, пожары, непрерывные и залповые выбросы радиационно опасных и отравляющих веществ. [8]
Основными направлениями исследований в механике катастроф являются изучение опасных и безопасных состояний, процессов накопления повреждений, реакции элементов конструкций на внешние и внутренние воздействия, теория предельного состояния и особенно закритического поведения элементов системы, которое приводит к тем или иным последствиям. [9]
Актуальной проблемой, рассматриваемой в рамках механики катастроф, является анализ процессов и последствий комплексного накопления статических и динамических повреждений от совместного действия нескольких повреждающих факторов различной интенсивности, например усталости, коррозии, износа, и различных физических полей. Решение таких задач может усложняться наличием в материале элементов конструкций микро - и макротрещин. [10]
Актуальной проблемой, рассматриваемой в рамках механики катастроф, является анализ процессов и последствий комплексного накопления повреждений от совместного действия нескольких повреждающих факторов различной интенсивности, например усталости, коррозии, эрозии, износа, и различных физических полей. Решение таких задач механики катастроф может усложняться наличием в материале элементов конструкций микро - и макротрещин. В связи с отмеченным перспективным является обоснование моделей суммирования и учета повреждений в условиях комплексного воздействия повреждающих эксплуатационных факторов, построение системы кинетических уравнений для описания кинетики повреждений и критериев повреждения и разрушения с использованием базовых характеристик повреждающих факторов. Современное развитие численных методов также позволяет проводить исследования по моделированию процессов накопления повреждений на различных стадиях деформирования и достижения телом предельного состояния. [11]
С учетом (3.1) - (3.24) безопасность с позиций механики катастроф должна рассматриваться как комбинированная способность несущих элементов потенциально опасных технических систем противостоять всем неблагоприятным наиболее вероятным факторам экстремально высоких внешних и внутренних воздействий при наиболее вероятных пониженных характеристиках сопротивления деформациям и разрушению. [12]
В последнее десятилетие были начаты исследования по риску, безопасности и механике катастроф. ХП и МТ) эти разработки включают в себя ( рис. 4.2) комплексные исследования по всем перечисленным выше направлениям с применением аналитических, численных и экспериментальных методов анализа напряженно-деформированных и предельных состояний. [13]
В основе построения критериев рисков находятся детерминированные и вероятностные закономерности физики, химии и механики катастроф, сформулированные в последние годы в рамках соответствующих фундаментальных наук. В исследование и развитие методов, моделей и уравнений нелинейных процессов возникновения и развития аварийных ситуаций в природно-техноген-ной сфере призваны внести свой вклад Институт машиноведения им. [14]
При декларировании безопасности промышленных объектов указанный подход к анализу риска реализуется с учетом имеющихся в научных организациях разработок по механике катастроф, риск-анализу технических систем и созданию экспертных систем оценки последствий аварийных ситуаций. [15]