安全工程学1.5安全科学的流变-突变规律.ppt

安全第一，预防为主 本节主要内容 一、流变—突变理论的背景知识 二、安全流变—突变的基本特征 三、安全流变—突变的基本理论 四、安全流变—突变理论的应用研究 一、流变—突变理论的背景知识 “流变” （Rheology）一词来源于古希腊，意即万物皆流，万物皆变。 “突变” （Mutation）有彻底改变的意思，最初是1968年Thom在《结构稳定性和形态发生学》著作中提出的。表示事物发生了具有质的彻底改变。 流变、突变综合起来形成了流变—突变理论，描述了事物从诞生—发展—消亡的全部过程。 （一）?? 流变—突变理论的物质观 质中不仅包含定性的质，而且包含定量的质。 物质世界在不断流变中突变。 （二）?? 流变—突变理论的时空观 一个事物的空间广延性和时间持续性是该事物的一种内在属性，同其它事物进行对比必须在同一个时空中。 一切流变—突变现象离不开空间内物质的相互作用。 （三）?? 流变—突变理论的运动观 事物的属性是在流变—突变中显示出来的。 流变—突变是一事物向另一事物转变的流程。 二、?安全流变—突变的基本特征 “安全流变与突变”就是事物在发展过程中安全与危险的矛盾运动过程。这一矛盾运动决定了各个阶段的安全状态。下面以一些典型例子说明“安全流变与突变”的基本特征。 （一）矿山灾害 （二）机械事故 （三）社会变革 （四）人的衰亡过程 （五）安全流变—突变论 （一）矿山灾害 1．自燃火灾 OA段：煤与氧气开始 接触氧化 AB段：氧化速度减慢， 氧化程度加深 BD段：氧化速度加快 D点：发生自燃火灾 C点：人为设置的报警点 （一）矿山灾害 2. 冒顶 OA段：刚掘出新巷道 变形速度递减段 AB段：稳定段 BD段：围岩压力等条件变化，变形速度加快，发生冒顶 （一）矿山灾害 3．? 煤与瓦斯突出 OA段：损伤减速增加 阶段 AB段：损伤稳定发展 阶段 BC段：损伤加速段 CD段：灾害发展阶段 （二）机械事故 OA段：初期零部件跑 合磨损段 AB段：恒速磨损老化段 BC段：与元器件寿命 相关的加速磨损老化段 C点：为机器临界磨损老 化量。 （三）?? 社会变革或改革 纵轴表示矛盾的激化程度 OA段：新秩序建立过程中矛盾逐渐缓和阶段 AB段：新秩序建立后矛盾的稳定发展阶段 BC段：旧的管理体制阻碍生产力发展后的矛盾加剧阶段 C点：矛盾激化程度的突变点。 （四）人的衰亡过程 1.人的生命过程 纵轴表示人体的衰老程度 OA段：生命诞生到青春期阶段 AB段：青春期到老年期阶段 BC段：人体进入老年期的加速衰老阶段 C点：生命衰亡的临界值 （四）人的衰亡过程 2.人的伤亡过程 纵轴表示人体伤亡事故发生概率 OA段：人体进入工作环境认识工作对象的过程 AB段：熟悉环境后伤亡事故概率稳定增加阶段 BC段：一些客观导致危险度增大阶段 C点：危险度的临界值 （五）安全流变—突变论 综上所述，安全—危险这一矛盾运动贯穿于事物存在的始终。并且受到内在因素和外在因素的制约。 研究事物的流变—突变运动，必须从危险因素中找到内在因素，通过研究内在因素的变化规律得到安全流变—突变的基本规律，然后再考虑外在因素的影响。 事物“安全流变与突变”的全过程为： 当某一新事物诞生后的初期（OA阶段），其损伤量随时间呈减速递增，新秩序在此期间逐渐形成和完善。 当新秩序发展到成熟阶段时（AB阶段），完善的新秩序使损伤量匀速缓慢增加。 经过一个稳定增加的时期后，原秩序将再次向无序方向发展，进而使损伤量值开始加速增大（BC段）。 任何事物都具有其固有的损伤量承受能力界限，超出此限后，事物将发生安全突变。 当原秩序破坏后，事物又开始回归到一个新的安全状态（O点）。 三、安全流变—突变的基本理论 （一）安全流变—突变的基本概念 （二）安全流变—突变的理论模型 （三）安全流变—突变的数学模型 （一）安全流变—突变的基本概念 1、安全科学的状态概念 1) 安全——事物的主体在某一限度内受到损伤的状态，该限度可以根据具体事物对安全度的要求来确定。 2) 危险——事物的主体受损伤超过了某一限度的状态。 3) 事故——事物的损伤量达到极限值而发生的原事物的局部或整体秩序紊乱与瓦解状态。 自然界的事故状态称为灾害。 （一）安全流变—突变的基本概念 2、安全科学的本质概念 1) 损伤——事物在内、外因作用下随时间的破坏量 2）安全度——描述事物保持安全状态的概率值，S=1-Sb, Sb表示事物可能发生事故状态的概率,即是危险度。 3）寿命极限——事物仅在内因作用下损伤量达到极限值的时间， 或事物从诞生经理想环境过渡到事故发生所经历的时间。