安全係數

安全係數（factor of safety）是工程結構設計方法中用以反映結構安全程度的係數。安全係數的確定需要考慮荷載、材料的力學性能、試驗值和設計值與實際值的差別、計算模式和施工質量等各種不定性。

安全係數涉及工程的經濟效益及結構破壞可能產生的後果，如生命財產和社會影響等諸因素。它與國家的技術水平和經濟政策密切相關。

安全係數是進行土木、機械等工程設計時，為了防止因材料的缺點、工作的偏差、外力的突增等因素所引起的後果，工程的受力部分理論上能夠擔負的力必須大於其實際上擔負的力，即極限應力與許用應力之比，二者之比叫做安全係數。

安全係數是考慮計算載荷及應力準確性、機件工作重要性以及材料的可靠性等因素影響機件強度的強度裕度，其值大於等於1。 ^{[1]  [2]} 

計算分析方法是對安全係數的一種選取方法。在工作應力計算中，常用解析法和實驗法。例如用材料力學計算，或用有限元法和實驗應力分析方法進行應力分析時，所得的應力有些與實際應力很接近，有些可能有較大的誤差。應力分析的結果越精確，選取的安全係數容許越小，所以不同的計算方法應該採用不同的安全係數。

在半概率極限狀態設計法（見極限狀態設計法）中的安全係數分別用荷載係數和材料強度係數、工作條件係數表達。

在概率極限狀態設計法中，設計式中所列的荷載分項係數、抗力分項係數、荷載組合值係數等，是按失效概率計算值確定的，它們與其他設計方法中憑工程經驗確定的安全係數有區別。 ^{[1]  [2]} 

在機械設計中，零件或構件所用材料的失效應力與設計應力的比值。大多數結構鋼和鋁合金等塑性材料的應力－應變曲線有明顯的屈服，故規定由塑性材料製成的零件或構件的失效應力為屈服極限，這稱為屈服準則。

鑄鐵和高強鋼等脆性材料的應力－應變曲線沒有明顯的屈服，故規定由脆性材料製成的零件或構件的失效應力為強度極限，這稱為斷裂準則。在疲勞強度設計中，失效應力採用疲勞極限，安全係數在很大程度上根據設計經驗來確定 。 ^{[1]  [2]} 

影響安全係數的因素很多。歸納起來有：失效的形式是否弄清 ，是靜載破壞還是疲勞破壞，是屈服準則還是斷裂準則；建立的強度判據是否合理，是應力判據還是壽命判據；採用的計算方法是否精確；製造時的質量控制是否嚴格 ；零件本身的重要性和要求達到的可靠程度等。對於台數少而將來需要不斷增大載荷的機械，應採用較大的安全係數。

此外，製造中的質量控制是保證產品是否達到質量指數的措施，質量控制不嚴，會使產品質量達不到設計要求，實際上等於降低了安全係數。

20 世紀初期的機械設計，即使是產生疲勞的零件也採用以材料強度極限為基準的安全係數，其許用值很高。20 世紀中葉對疲勞失效的零件開始進行疲勞強度驗算，改進了結構，減輕了重量，雖然採用較小的安全係數，壽命卻大大提高。 ^{[2]  [1]}