доктор технических наук;
doctor of technical sciences;
кандидат технических наук;
candidate of technical sciences;
Обеспечение живучести, определяемой как способность технической системы, находящейся в поврежденном состоянии, выполнять (полностью или частично) свои функции и не допускать катастрофических разрушений, является важным элементом комплексной проблемы обеспечения безопасности объектов техносферы. В статье рассмотрены основные подходы к проведению количественной оценки живучести сложных технических систем с учетом того, что процессы накопления повреждений и разрушения развиваются по широкому спектру масштабно-структурных уровней, начиная от наномасштабов, соизмеримых с межатомными расстояниями, вплоть до макроскопического масштаба, определяемого структурой системы в целом. Из всей иерархии масштабов выделены три базовых масштабно-структурных уровня, позволяющих описать развитие процессов разрушения, и предложена совокупность показателей, характеризующих живучесть систем на выделенных масштабных уровнях. В статье сопоставлены основные подходы к проведению количественной оценки живучести технических систем, в том числе, основанные на детерминистических и вероятностных оценках остаточной прочности системы после возникновения макроповреждений, а также интегральные подходы, базирующиеся на проведении риск-анализа системы и на оценке снижения ее определяющих прочностных характеристик при варьировании степени повреждения системы.
Ensuring survivability, defined as the ability of the technical system in a damaged state, to carry out (in full or in part) their duties and avoid catastrophic damage, is an important element of the complex security problems technosphere objects. In this paper are considered the basic approaches to quantitative assessment of complex technical systems’ survivability taking into account that damage accumulation and fracture processes are developed along a broad range of the system’s scales: starting from the nano-scale level and up to the global structural level of the system. Three basic scales were single out from the entire spectrum of the system’s scales. These scales allow describe the system failure process. A set of indexes describing systems’ survivability at the specified above scale levels has been presented. The next basic approaches to quantitative assessment of complex systems’ survivability have been developed: approaches based on deterministic and probabilistic assessments of system’s residual strength after macro-defects initiation, as well as integral approaches based on risk assessment and on estimation of reducing of system’s key strength characteristics when its damage level has increased.
1. ВведениеБезопасность сложных технических систем (далее — СТС) в значительной степени определяется их конструкционной прочностью и способностью сохранять свою структурную целостность при различных режимах нагружения. Различают два базовых подхода к обеспечению конструкционной прочности и структурной целостности СТС [1].Создание систем, которые способны функционировать при наличии локальных повреждений (принцип безопасности повреждения, англ. fail-safe design). При этом указанные локальные повреждения должны идентифицироваться в ходе проведения инспекций и устраняться путем ремонта и замены. Кроме того, создание подобных систем предполагает введение определенной избыточности (резервных связей), чтобы после возникновения локального повреждения имелся альтернативный путь передачи нагрузки и временной запас, необходимый для устранения повреждения.Создание систем, практически гарантированных от возникновения критических локальных повреждений в течение установленного срока эксплуатации (принцип безопасного ресурса, англ. safe-life design).