Отчет ИВМ СО РАН за 2003 годИнтеграционные, целевые, экспедиционные проекты, гранты СО РАН
Комплексные интеграционные проектыПроект № 5: «Моделирование катастрофических процессов в природной среде и аварийных ситуаций в техносфере» Организации-исполнители: Координатор: Исполнитель от ИВМ СО РАН: В соответствии с Техническим заданием цель разработки 2003 года заключалась в анализе возможностей имеющихся моделей катастрофических процессов и формировании «кризисных» баз данных о распределении природных и техногенных источников опасности. В ходе исследований показано, что в настоящее время существенное значение для обеспечения безопасности природно-техногенной сферы в России имеют три обстоятельства. Во-первых, обширные территории относятся к зонам с суровыми климатическими условиями, предъявляющими особые требования к надежности технических систем (ТС). Во-вторых, в силу сложившейся экономической ситуации происходит быстрый износ основных фондов и старение парка оборудования ТС с неизбежным повышением аварийности и затрат на обеспечение безопасности. В-третьих, неконтролируемая смена форм собственности часто приводит к снижению технологической дисциплины, квалификации персонала и качества управленческих решений при эксплуатации ТС. Традиционные методы обеспечения безопасности ТС, основанные на статистической парадигме устранения причин катастроф, практически исчерпали свои ресурсы. Вместо одних причин неизбежно возникают новые, ранее не исследованные или не принимаемые во внимание. Для выхода из сложившегося положения необходима разработка новых теоретических подходов к обеспечению безопасности и методов оценки риска как научной основы предотвращения техногенных катастроф. Ключевым элементом в этом направлении является математическое моделирование катастроф с учетом возникающих неопределенностей параметров ТС и внешней среды. Комплексность источников опасности и природно-климатическая уникальность территорий России предопределяет необходимость построения системных математических моделей катастрофических процессов. Основными элементами разрабатываемых по проекту моделей рассматриваются техногенные и природные источники опасности, номенклатурный перечень которых установлен в предыдущих исследованиях. Для описания динамики техногенных аварий и природных катастроф предложена модифицированная модель вейбулловского типа, позволяющая прогнозировать интенсивность (вероятность) катастрофических событий на рассматриваемой территории. Разработана и наполняется «кризисная» база данных по опасным техногенным процессам и природным стихийным явлениям. Определены области корректного применения моделей катастрофических процессов. Указанные модели и «кризисные» базы разрабатываются как элемент оптимизационных задач обеспечения природно-техногенной безопасности регионов при заданных ограничениях на материально-технические ресурсы мероприятий по предупреждению, локализации и ликвидации катастроф. Для территорий Сибири и Крайнего Севера (Красноярский край, Иркутская, Новосибирская, Кемеровская области и Республика Саха (Якутия)) проведен статистический анализ динамики природных стихийных явлений и техногенных аварий с оценкой вероятностей поражения технологической инфраструктуры, систем жизнеобеспечения населения, экологических систем, травмирования и гибели людей. Проведены комплексные исследования взаимосвязи таких природных и техногенных источников опасности, как наводнения, пожары, землетрясения, разрушения инженерных сооружений. Разработаны математические модели регионального риска с учетом возможных проявлений техногенных и природных источников опасности и методы его оценки. Для анализа катастрофических процессов в технических системах опасности разработана математическая модель оценки вероятности разрушения параллельных систем с резервированием прочности. Тенденция таких систем к катастрофическому разрушению оценивается через коэффициент перегрузки, который определяется степенью перераспределения напряжений после отказа одного из структурных элементов системы, а также параметрами распределения их предельных прочностных характеристик. Результаты расчетов систем, имеющих различных характер взаимодействия элементов (волокнистые композиты, болтовые и заклепочные соединения и т.д.), показали, что для системы напряжения, соответствующие катастрофическому разрушению, находятся в пределах 50-90 % от среднего значения прочности структурного элемента. Модель позволяет определить минимальное число параллельных несущих элементов, необходимых для обеспечения максимальной резервирующей способности системы. Для заданного коэффициента перегрузки увеличение числа несущих элементов не приводит к заметному повышению надежности системы в области низких вероятностей разрушения. Этот параметр может быть использован при проектировании систем с резервированием прочности и анализа повреждаемости комплексных технических систем. Основные публикации:
(Отдел машиноведения)
|
||||||||
| Webmaster |