安全科学的流变-突变规律

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1、河南理工大学安全学院安全教研室第五节安全科学的流变—突变规律安全第一，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9/16/20212安全第一，预防为主一、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

2、—消亡的全部过程。9/16/20213安全第一，预防为主（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。9/16/20214安全第一，预防为主（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。9/16/20215安全第一，预防为主（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。9/16/20216安全第一，预防为主二、安全流

3、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9/16/20217安全第一，预防为主（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9/16/20218安全第一，预防为主（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

4、BD段：围岩压力等条件变化，变形速度加快，发生冒顶9/16/20219安全第一，预防为主（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9/16/202110安全第一，预防为主（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。9/16/202111安全第一，预防为主（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

5、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。9/16/202112安全第一，预防为主（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9/16/202113安全第一，预防为主（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9/16/202114安全第一，

6、预防为主（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。9/16/202115安全第一，预防为主事物“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

7、，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）。9/16/202116安全第一，预防为主三、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9/16/202117安全第一，预防为主（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

8、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。9/16/202118安全第一，预防为主