安全工程学1.5安全科学的流变-突变规律-文档资料

第五节 安全科学的流变—突变规律
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。
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。
• 潜力损伤势：是指在事物的不断发展过程中，对 事物达到安全最佳状态的能力和趋势损伤程度的 反映。
（二）安全流变—突变的理论模型
• 1、物理模型：在对事物的 安全流变—突变 特征有了定性 认识的基础上,下面建立安全流变—突变的物理模型。
• 四组基本元件：
• 1）安全可逆元件2）安全阻尼元件3）安全摩擦件4）安 全质量体
• 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

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安全第一，预防为主
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（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。
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安全第一，预防为主
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（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
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安全第一，预防为主
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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）。
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安全第一，预防为主
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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
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（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
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安全第一，预防为主
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（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

（一）安全流变—突变的基本概念
• 3、安全科学的过程概念
• 1) 秩序——事物自身的组成、结构和内部运行规律 • 2) 安全突变——事物从危险状态到事故状态的质变
过程 • 3) 安全流变——事物的损伤量随时间变化的量变过
程
• 安全损伤（e）：事物在内外因的作用下随时间的破坏量。 • 安全外因：影响事物安全程度的外部因素，指事物周围
（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
所有对事物本身有影响的集合作。 • 安全内因：影响事物安全程度的内部因素，指事物内部结
构、组成、形态等相互作用、相互影响的集合作。 • 安全能：由事物的状态决定，反映事物运动形态变化的可
能性，是事物安全质变和变形的公共度量。 • 安全熵：促使事物向负效应方向转变的量度。 • 安全功：是过程特征参量，反映事物状态变化的 • 度量。
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。
（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

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。 • 4）系统——进行安全状态研究的对象，是一个或 多个事物的集合。
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（一）安全流变—突变的基本概念
• 一切流变—突变现象离不开空间内物质的相互作 用。
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（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。
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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。
所有对事物本身有影响的集合作。 • 安全内因：影响事物安全程度的内部因素，指事物内部结
构、组成、形态等相互作用、相互影响的集合作。 • 安全能：由事物的状态决定，反映事物运动形态变化的可
• 3、安全科学的过程概念
• 1) 秩序——事物自身的组成、结构和内部运行规律 • 2) 安全突变——事物从危险状态到事故状态的质变
过程 • 3) 安全流变——事物的损伤量随时间变化的量变过
程
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• 安全损伤（e）：事物在内外因的作用下随时间的破坏量。 • 安全外因：影响事物安全程度的外部因素，指事物周围
• 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。