【文章內(nèi)容簡介】 。（ 1）故障率 研究對象在某時刻 t時的單位時間內(nèi)發(fā)生故障的概率，用下式定義：某時間微區(qū)間(t,t+dt)內(nèi)的故障次數(shù)。到 t時刻為止未發(fā)生故障的次數(shù)。表示單位時間故此式表示的為瞬時故障率。可導(dǎo)出瞬時故障率與可靠度 R(t)的關(guān)系為：P19， 123式對 123式進(jìn)行積分；結(jié)合邊界條件：當(dāng) t=0時， R(0)=1，可得以下結(jié)果：再結(jié)合 120式，失效密度函數(shù) 故障率還可表示為：維修度用以表征可維修的難易程度?？啥x為：可維修系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成維修的概率。在時間 t 內(nèi)完成維修的概率記為 越容易維修的系統(tǒng)，在同樣時間內(nèi)，它的 就越大。維修度 是停工時間 TD的分布函數(shù)。式中 為維修率，當(dāng)其為常數(shù)時，即 時，則得到 131式的結(jié)果：（ 2） 維修度4．系統(tǒng)的壽命過程壽命指的是正常工作狀態(tài)的終止時間。對于隨機(jī)變量，可通過分布函數(shù)的期望值來求取，也稱平均壽命。對一個不可修復(fù)的系統(tǒng)而言，平均壽命就是 平均無故障時間 ， 記作 MTTF。對一個可修復(fù)系統(tǒng)而言，平均壽命可以看成是 平均故障間隔時間， 記作 MTBF。MTTF或 MTBF，可以用下式來定義求算：MTTF或 MTBF=式中 f(t)為失效密度函數(shù)，發(fā)生故障的時間即為壽命。上式經(jīng)過變換，當(dāng)瞬時故障率為常數(shù)時，可得下結(jié)果：MTTF或 MTBF=還有一個時間概念：系統(tǒng)平均維修時間 ，也稱 平均修理更換時間 ，記作 MTTR。當(dāng) =常數(shù)時，可得到： MTTR= 有效度是可靠度和維修度合起來的尺度。其定義為系統(tǒng)在規(guī)定條件下，在任意時刻正常的概率，稱為有效度，用 A(t)表示。當(dāng)系統(tǒng)的可靠度與維修度均服從指數(shù)分布時，則系統(tǒng)的有效度為； 二、 基本事件發(fā)生概率計算第五節(jié) 安全科學(xué)的流變 — 突變規(guī)律? 本節(jié)主要學(xué)習(xí)內(nèi)容? 1.流變 突變理論產(chǎn)生背景及其基本觀點流變、突變定義及特性，流變 突變理論實質(zhì)流變 突變理論的基本觀點：物質(zhì)觀、時空觀、運動觀? 2.安全流變 突變的基本特征（定性描述）表現(xiàn)在礦山災(zāi)害（自燃、冒頂）、機(jī)械事故、社會變革和改革、人的衰亡過程（生命 /傷亡）等方面的基本特征。安全流變 突變?nèi)^程分析? 3.安全流變 突變的基本理論（定量分析）基本概念 /物理模型 /數(shù)學(xué)模型及其舉例。? 4.安全流變 突變理論的應(yīng)用研究（簡介）人的生理與心理功能特征參數(shù)隨時間的流變過程。第五節(jié) 安全科學(xué)的流變 — 突變規(guī)律 一、流變 — 突變理論的背景知識“流變 ”一詞來源于古希臘，意即萬物皆流，萬物皆變。任何事物都處于運動變化之中，處于 “流變 ”過程的事物的本質(zhì)不變，表明了事物本身具有修復(fù)（保護(hù)）和損傷（流變）的性質(zhì)?！巴蛔?”一詞最初提出是在 1968年 Thom的《結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和形態(tài)發(fā)生學(xué)》著作中。突變是事物本質(zhì)發(fā)生根本變化的一種運動形式，突變具有質(zhì)的徹底改變的意義，事物已不具有其原來的性質(zhì)或特征了。流變和突變綜合起來形成流變一突變理論，它描述了事物從誕生 發(fā)展 消亡的全部過程。事物的運動變化，總是先從事物的誕生起進(jìn)行流變，一種光滑的、連續(xù)不斷的變化。在整個變化過程中，可以感覺到事物狀態(tài)、性質(zhì)的統(tǒng)一、相持和平衡，事物的本質(zhì)屬性沒有發(fā)生變化。當(dāng)事物流變到某一閾限值時，事物狀態(tài)、性質(zhì)突然發(fā)生變化，導(dǎo)致新質(zhì)的產(chǎn)生或功能和特征的完全喪失。對流變 — 突變理論的認(rèn)識有三個基本觀點：（一）流 突變理論的 物質(zhì)觀物質(zhì)世界是互相聯(lián)系并發(fā)展變化的客觀存在，流變 突變理論就是對客觀物質(zhì)世界的反映。認(rèn)識到在質(zhì)中不僅包含定性的質(zhì)，而且包含定量的質(zhì)。物質(zhì)世界在不斷流變中突變。（二）流 突變理論的 時空觀時空是一定物質(zhì)關(guān)系的表現(xiàn)，是從物質(zhì)的運動來認(rèn)識時空的屬性。一切流變 — 突變現(xiàn)象離不開空間內(nèi)物質(zhì)的相互作用，并一定是在時空中表現(xiàn)出這些作用的共性。（三）流 突變理論的 運動觀流變突變是物質(zhì)的一種運動形式，事物的屬性是在流變— 突變中顯示出來。流變 — 突變是一事物向另一事物轉(zhuǎn)變的流程。變化原因為廣義的力，如溫差、環(huán)境變化等。二、 安全流變 — 突變的基本特征根據(jù)流變 突變的基本理論，一個事物從誕生到消亡是一個 “安全流變與突變 ”的過程。所謂 “安全流變與突變 ”就是事物在發(fā)展過程中安全與危險的矛盾的運動過程。這一矛盾隨時間的運動過程就決定了事物發(fā)展各個階段的安全狀態(tài)?！鞍踩髯兣c突變 ”的基本特征 表現(xiàn)在事物在發(fā)展過程中安全與危險的矛盾的運動過程都具有以下四個階段：如左圖所示：第一階段： OA第二階段： AB第三階段： BC第四階段： CDOA階段：表示為某一新事物誕生后的初期，系統(tǒng)內(nèi)部的不協(xié)調(diào)性較大，矛盾重重，系統(tǒng)處于進(jìn)行快速調(diào)整與自我平衡過程，穩(wěn)定的，協(xié)調(diào)的新秩序在此期間逐漸形成和完善，這一階段表現(xiàn)在其損傷量隨時間呈減速遞增特點。AB階段：表示事物在相對平衡、穩(wěn)定、有序的新秩序下逐漸向成熟階段的發(fā)展。此階段系統(tǒng)內(nèi)部將會逐漸出現(xiàn)一些新的問題與矛盾，但并不影響新秩序的穩(wěn)定性，這一階段表現(xiàn)在損傷量勻速緩慢地逐漸增加。BC階段隨著發(fā)展過程中新問題與新矛盾的不斷積累、激化、原秩序下的穩(wěn)定與平衡被逐漸打破，表現(xiàn)在損傷量值開始加速增大，但損傷量仍在系統(tǒng)固有的承受能力或界限之內(nèi)。此階段系統(tǒng)開始向無序方向發(fā)展，但仍能維持其基本的特征與屬性。CD階段當(dāng)損傷量超出事物的最大承受能力或界限（ C點，臨界損傷量）時，事物開始進(jìn)行突變，到達(dá) D點時，原秩序被徹底打破，原事物的本質(zhì)發(fā)生了根本變化。突變之后另一個嶄新的事物誕生了，又開始回歸到一個新的安全狀態(tài)起點（ O點），物質(zhì)世界就是在安全到危險的無限循環(huán)中存在和發(fā)展。下面結(jié)合 “安全流變 突變 ”圖，對礦山災(zāi)害現(xiàn)象、機(jī)械事故、社會變革或改革及人的衰亡過程等進(jìn)行定性分析，來進(jìn)一步理解安全流變 突變的基本特征。（一）礦山災(zāi)害在地下采礦過程中，常見的災(zāi)害現(xiàn)象主要有自燃火災(zāi)、煤與瓦斯突出、冒頂?shù)取?1．自燃火災(zāi) P24OA段：煤暴露與氧氣接觸，開始氧化階段。AB段：氧化速度減慢，氧化程度加深，溫度緩慢上升BD段：溫度達(dá)到 B點后，氧化速度加快，產(chǎn)熱多，溫升更高D點：發(fā)生自燃火災(zāi)，完成了煤的自燃突變。C點：人為設(shè)置的報警點點 B是個關(guān)鍵狀態(tài)點，可對應(yīng)一系列反映發(fā)火危險程度的參數(shù)：如 t≥70℃ ， CO的濃度，煤的干熘產(chǎn)物量。C點是人為設(shè)置的報警點， BC段是處理火災(zāi)措施段，時間可能很短，但是是處理火災(zāi)的關(guān)鍵時期，如果處理適當(dāng)，氧化速度可能下降，氧化程度不變，不能進(jìn)一步形成自燃火災(zāi)。下面結(jié)合 “安全流變 突變 ”圖，對礦山災(zāi)害現(xiàn)象、機(jī)械事故、社會變革或改革及人的衰亡過程等進(jìn)行定性分析，來進(jìn)一步理解安全流變 突變的基本特征。（一）礦山災(zāi)害在采礦挖掘巷道作業(yè)中，由于破壞了挖掘前周圍巖石應(yīng)力的平衡狀態(tài)，引起巷道圍巖壓力重新分布，造成新挖巷道的頂壁下沉，為了避免下沉常用頂板支柱來穩(wěn)固巷道。頂板受力后，使巷道圍巖應(yīng)力重新趨于一平衡態(tài)，巷道頂壁下沉與圍巖變形速率也趨于穩(wěn)定。但由于煤巖一般都具有流變性質(zhì)，圍巖變形隨著時間的延長而不斷增加，當(dāng)圍巖變形所產(chǎn)生的壓力高于頂板支柱所能承擔(dān)的極限時，支柱斷裂頂板下沉，即發(fā)生冒頂事故。 OA段：剛掘出新巷道的變形 (頂板下沉 )速度遞減段，圍巖應(yīng)力逐漸達(dá)到一相對平衡點。AB段：穩(wěn)定段 ， 圍巖以一較小的速度變形； BD段：圍巖壓力等條件變化，變形速度加快，發(fā)生冒頂；B點： 是個屈服狀態(tài)臨界點，由下列參數(shù)決定：頂板最大下沉量、頂板的脆性程度、支柱的支撐力和伸縮量，周期來壓應(yīng)力等。通過實驗或?qū)崪y一量掌握 B點參數(shù)的規(guī)律，就可以對冒頂事故進(jìn)行預(yù)測和控制 。下面結(jié)合 “安全流變 突變 ”圖，對礦山災(zāi)害現(xiàn)象、機(jī)械事故、社會變革或改革及人的衰亡過程等進(jìn)行定性分析，來進(jìn)一步理解安全流變 突變的基本特征。（二） 機(jī)械事故機(jī)械事故是由構(gòu)成機(jī)械設(shè)備的部分元件的破壞磨損等機(jī)械因素造成的故障現(xiàn)象。每一種或每一臺新機(jī)器的投入使用就孕育著新的故障或事故的發(fā)生。