ضریب ایمنی

ضریب اطمینان یا ضریب طراحی ( به انگلیسی: Factor of safety ) همچنین شناخته شده با اختصار اف اواس ( به انگلیسی: FoS ) اصطلاحی است که بیان می کند یک سامانه از کمینه مقداری که لازم است برای یک بار قدرتمند باشد، چقدر قدرتمندتر است.
همواره در نحوهٔ عملکرد مقدار بار اعمالی و میزان تنش مرتبط برای قطعات در حال کار، ابهاماتی وجود دارد و بعلاوه محاسبات اولیه بار به صورت تخمینی می باشند. در واقع تمامی مواد مهندسی مقادیری پراکندگی یا چندگانگی را در خواص مکانیکی اندازه گیری شده از خود نشان می دهند. به همین علت مقادیر مجاز برای طراحی ها باید به گونه ای باشند که از شکست های پیش بینی نشده که ناشی از همان پراکندگی به دست آمده است جلوگیری کند.
یکی از راهکارهای قابل اجرا برای کاربردهای خاص، استفاده از ضریب طراحی یا ضریب اطمینان است. حداکثر تنشی که می تواند یک جسم تحمل کند تا از تنش تسلیم عبور نکند را تنش طراحی گویند که با σ d نمایش می دهند. برای حالت های ایستا و پایدار و زمانیکه از مواد انعطاف پذیر استفاده می کنیم یا به عبارتی در محیط الاستیک قرار داریم ضریب طراحی برابر است با تقسیم تنش طراحی ( σ d ) بر تنش محاسباتی ( σ c )
N = σ d σ c
ضریب طراحی که با N نمایش داده می شود اگر طراحی خوبی باشد بزرگتر از واحد است؛ بنابراین ماده ای که می بایست برای این کاربرد خاص مورد استفاده قرار گیرد می بایست دارای استحکام تسلیمی حداقل برابر σ d باشد. از طرف دیگر یک تنش اطمینان یا تنش کاری نیز وجود دارد که آن را با σ w نمایش می دهند. این تنش اطمینان می بایست به جای تنش طراحی مورد استفاده قرار گیرد. مقدار تنش اطمینان متکی بر استحکام تسلیم ماده می باشد و به صورت استحکام تسلیم ( σ y ) تقسیم بر ضریب اطمینان ( N ) به شکل زیر محاسبه می شود.
σ w = σ y N
ترجیح در بکارگیری تنش طراحی به این دلیل است که این تنش به جای تنش تسلیم بر پایهٔ ماکزیمم تنش اعمالی قابل پیش بینی می باشد. معمولاً ابهامات بیشتری در محاسبهٔ این تنش نسبت به استحکام تسلیم وجود دارد. در مباحث مربوط به علم مواد ( materials science ) توجه بیشتر معطوف به عوامل مؤثر بر استحکام تسلیم آلیاژها است و توجهی به تنش اعمالی عمدتاً وجود ندارد . انتخاب یک مقدار مناسب برای N بسیار مهم است. اگر مقدار N بسیار بزرگ باشد، قطعه ای با طراحی بسیار قوی حاصل خواهد شد که این نیازمند استفاده از ماده یا آلیاژی با استحکام بسیار بالاتر از آنچه که لازم است خواهد بود و از این جهت گاهی تولید را بیهوده سخت یا غیرممکن خواهد کرد. برای نمونه وسایل نقلیه اعم از هواپیما، کشتی و ماشین مورد آزمایش های متعددی قرار می گیرد که بارهای وارد شده به آن ها را نشان می دهد.