Стресс-тестирование
Стресс-тестирование — это форма намеренно интенсивного или тщательного тестирования, используемая для определения стабильности данной системы, критической инфраструктуры или объекта. Это включает в себя испытания, выходящие за рамки обычных эксплуатационных возможностей, часто до предела, чтобы наблюдать за результатами.
Причины могут включать в себя:
- для определения критических точек или пределов безопасного использования
- чтобы подтвердить, что математическая модель достаточно точна для прогнозирования критических точек или пределов безопасного использования.
- для подтверждения соответствия заданным спецификациям
- определить виды отказа (как именно система выходит из строя)
- для проверки стабильной работы части или системы за пределами стандартного использования
Инженеры по надежности часто тестируют элементы в условиях ожидаемой или даже ускоренной нагрузки, чтобы определить срок службы элемента или определить виды отказа. [ 1 ]
Термин « стресс » может иметь более конкретное значение в некоторых отраслях, таких как материаловедение, и поэтому стресс-тестирование иногда может иметь техническое значение - одним из примеров являются на усталость испытания материалов .
В биологии животных существуют различные формы биологического стресса и биологические стресс-тесты , такие как сердечный стресс-тест у людей, часто проводимый по биомедицинским причинам. В физиологии упражнений зоны тренировок часто определяются в соответствии с протоколами метаболического стресса, количественным определением выработки энергии , поглощения кислорода или биохимических режимов крови .
Вычисление
[ редактировать ]Материалы
[ редактировать ]
Испытание на усталость — это специализированная форма механических испытаний , которая выполняется путем приложения циклической нагрузки к купону или конструкции. Эти испытания используются либо для получения данных об усталостной долговечности и росте трещин, определения критических мест или демонстрации безопасности конструкции, которая может быть подвержена усталости. Испытания на усталость используются для широкого спектра компонентов, от купонов до полноразмерных испытательных изделий, таких как автомобили и самолеты .
Усталостные испытания купонов обычно проводятся с использованием сервогидравлических испытательных машин , которые способны применять с большой переменной амплитудой . циклические нагрузки [ 4 ] Испытание с постоянной амплитудой также можно проводить с помощью более простых осциллирующих машин. Усталостная долговечность купона — это количество циклов, необходимое для разрушения купона. Эти данные можно использовать для создания кривых «напряжение-жизнь» или «деформация-жизнь». Скорость роста трещин в купоне также можно измерить либо во время испытания, либо после него с помощью фрактографии . Испытание купонов также можно проводить внутри климатических камер , где можно контролировать температуру, влажность и окружающую среду, которые могут повлиять на скорость роста трещин.
Из-за размера и уникальной формы полноразмерных испытательных образцов создаются специальные испытательные стенды для приложения нагрузок посредством ряда гидравлических или электрических приводов . Приводы призваны воспроизводить значительные нагрузки, испытываемые конструкцией, которые в случае самолета могут состоять из маневра, порыва ветра, удара и нагрузки «земля-воздух-земля» (GAG). Репрезентативный образец или блок нагрузки применяется повторно до тех пор, пока не будет продемонстрирован безопасный срок службы конструкции или не возникнут неисправности, которые необходимо устранить. На конструкции установлены такие приборы, как тензодатчики , тензодатчики и датчики смещения , чтобы обеспечить правильное приложение нагрузки. Периодические проверки конструкции вокруг критических концентраций напряжений, таких как отверстия и фитинги, проводятся для определения времени обнаружения обнаруживаемых трещин и обеспечения того, чтобы любые возникающие трещины не затрагивали другие области испытуемого изделия. Поскольку не все нагрузки могут быть приложены, любые несбалансированные нагрузки на конструкцию обычно воздействуют на испытательную площадку через некритическую конструкцию, такую как ходовая часть.
Стандарты летной годности обычно требуют проведения испытаний на усталость больших самолетов перед сертификацией для определения их безопасного срока службы . [ 5 ] Небольшие воздушные суда могут продемонстрировать безопасность посредством расчетов, хотя обычно больший разброс или коэффициенты безопасности из-за дополнительной неопределенности. используютсяКритическая инфраструктура
[ редактировать ]Критическая инфраструктура (КИ), такая как автомагистрали, железные дороги, электроэнергетические сети, плотины, портовые сооружения, магистральные газопроводы или нефтеперерабатывающие заводы, подвергается множеству природных и антропогенных опасностей и стрессовых факторов, включая землетрясения , оползни , наводнения , цунами , лесные пожары , последствия изменения климата или взрывы . Эти стрессовые факторы и внезапные события могут привести к сбоям и потерям и, следовательно, могут привести к прерыванию основных услуг для общества и экономики. [ 6 ] Таким образом, владельцам и операторам CI необходимо выявить и количественно оценить риски, создаваемые CI из-за различных стрессовых факторов, чтобы определить стратегии смягчения последствий. [ 7 ] и повысить устойчивость CI. [ 8 ] [ 9 ] Стресс-тесты — это усовершенствованные и стандартизированные инструменты для оценки опасностей и рисков КИ, которые включают как события с низкой вероятностью и высокими последствиями (LP-HC), так и так называемые экстремальные или редкие события , а также систематическое применение этих новых инструментов для классы КИ.
Стресс-тестирование — это процесс оценки способности CI поддерживать определенный уровень функциональности в неблагоприятных условиях, тогда как стресс-тесты учитывают события LP-HC, которые не всегда учитываются в процедурах проектирования и оценки рисков, обычно принятых общественными организациями. властями или заинтересованными сторонами в промышленности. Методика многоуровневого стресс-тестирования CI разработана в рамках европейского исследовательского проекта STREST. [ 10 ] состоящий из четырех этапов: [ 11 ]
Фаза 1: Предварительная оценка , в ходе которой собираются доступные данные о CI (контекст риска) и о явлениях, представляющих интерес (контекст опасности). Определяются цель и задачи, сроки, уровень стресс-тестирования и общие затраты на стресс-тестирование.
Этап 2: Оценка , в ходе которой проводится стресс-тестирование компонента и объема системы, включая уязвимость. [ 12 ] и риск [ 13 ] анализ CI для факторов стресса, определенных на этапе 1. Стресс-тест может привести к трем результатам: пройдено, частично пройдено и не пройдено, на основе сравнения количественных рисков с приемлемыми уровнями подверженности рискам и системой штрафов.
Этап 3: Принятие решения , в ходе которого анализируются результаты стресс-теста в соответствии с целью и задачами, определенными на этапе 1. Определяются критические события (события, которые с наибольшей вероятностью вызывают превышение заданного уровня убытков) и стратегии снижения рисков.
Этап 4: Отчет , в ходе которого формулируются и представляются заинтересованным сторонам результаты стресс-теста и рекомендации по снижению рисков на основе результатов, полученных на этапе 3.
Эта методология стресс-тестирования была продемонстрирована шести CI в Европе на уровне компонентов и систем: [ 14 ] нефтеперерабатывающий и нефтехимический завод в Милаццо, Италия; концептуальная альпийская насыпная плотина в Швейцарии; трубопровод Баку-Тбилиси-Джейхан в Турции; часть национальной сети хранения и распределения газа Gasunie в Нидерландах; портовая инфраструктура Салоник, Греция; и промышленный район в регионе Тоскана, Италия. Результаты стресс-тестирования включали определение критических компонентов и событий, а также стратегий снижения рисков, которые формулируются и доводятся до сведения заинтересованных сторон.Финансы
[ редактировать ]В финансах стресс -тест – это анализ или моделирование, предназначенное для определения способности данного финансового инструмента или финансового учреждения справиться с экономическим кризисом . Вместо того, чтобы делать финансовый прогноз на основе «наилучшей оценки», компания или ее регулирующие органы могут проводить стресс-тестирование, в ходе которого они смотрят, насколько устойчив финансовый инструмент в определенных случаях краха, что является формой сценарного анализа . Они могут испытывать прибор, например, при следующих нагрузках:
- Что произойдет, если уровень безработицы вырастет до v% в определенном году?
- Что произойдет, если в этом году фондовые рынки рухнут более чем на w%?
- Что произойдет, если ВВП упадет на x% в данном году?
- Что произойдет, если процентные ставки вырастут как минимум на y%?
- Что, если половина инструментов в портфеле расторгнут свои контракты на пятом году?
- Что произойдет, если цены на нефть вырастут на z%?
- Что произойдет, если в определенном регионе возникнет полярный вихрь?
Этот тип анализа становится все более распространенным и используется различными правительственными органами (такими как PRA в Великобритании или межправительственными органами, такими как Европейское банковское управление (EBA) и Международный валютный фонд ) в качестве нормативного требования. на определенные финансовые учреждения, чтобы обеспечить адекватные уровни распределения капитала для покрытия потенциальных убытков, понесенных во время экстремальных, но вероятных событий. назвал регуляторные стресс-тесты EBA «прогулкой по парку» Главный экономист Saxo Bank . [ 15 ]
Этот акцент на адекватном определении капитала с поправкой на риск еще больше усилился благодаря изменениям в банковских правилах, таких как Базель II . Модели стресс-тестирования обычно позволяют тестировать не только отдельные стрессоры, но и комбинации различных событий. Также обычно существует возможность проверить текущую подверженность известному историческому сценарию (например, дефолт по российскому долгу в 1998 году или теракты 11 сентября ), чтобы гарантировать ликвидность учреждения. В 2014 году 25 банков не прошли стресс-тест, проведенный EBA .Медицинский
[ редактировать ]Сердечный
[ редактировать ]Сердечный стресс-тест — это кардиологическое обследование, которое оценивает реакцию сердечно-сосудистой системы на внешний стресс в контролируемых клинических условиях. Эту стрессовую реакцию можно вызвать с помощью физических упражнений (обычно беговой дорожки) или внутривенной фармакологической стимуляции сердечного ритма. [ 16 ]
По мере того, как сердце работает все тяжелее (нагружено), его состояние контролируется с помощью монитора электрокардиограммы (ЭКГ). Он измеряет электрические ритмы сердца и более широкую электрофизиологию . Частота пульса, артериальное давление и такие симптомы, как дискомфорт в груди или усталость, одновременно контролируются лечащим персоналом клиники. Клинический персонал будет расспрашивать пациента на протяжении всей процедуры, задавая вопросы, связанные с болью и ощущением дискомфорта. Нарушения артериального давления, частоты сердечных сокращений, ЭКГ или ухудшение физических симптомов могут указывать на ишемическую болезнь сердца . [ 17 ]
Стресс-тестирование не позволяет точно диагностировать все случаи ишемической болезни сердца и часто может указать на то, что она существует у людей, у которых нет этого заболевания. Тест также может выявить нарушения сердечной деятельности, такие как аритмии , и состояния, влияющие на электрическую проводимость в сердце, такие как различные типы фасцикулярных блокад. [ 18 ]
«Нормальный» стресс-тест не дает каких-либо существенных гарантий того, что будущая нестабильная коронарная бляшка не разорвется и не заблокирует артерию, вызывая сердечный приступ . Как и во всех медицинских диагностических процедурах, данные предоставляются только за определенный момент времени. Основная причина, по которой стресс-тестирование не воспринимается как надежный метод выявления ИБС, заключается в том, что стресс-тестирование обычно выявляет только сильно суженные артерии (~ 70% и более). [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]Роды
[ редактировать ]Стресс -тест на сокращение (CST) проводится ближе к концу беременности (34 недели беременности), чтобы определить, насколько хорошо справляется с схватками родовыми плод . Цель состоит в том, чтобы вызвать схватки и контролировать состояние плода , чтобы проверить наличие нарушений сердечного ритма с помощью кардиотокографа . КСТ — это один из видов метода дородового наблюдения за плодом.
Во время сокращений матки ухудшается оксигенация плода. Позднее замедление сердечного ритма плода , возникающее во время сокращений матки, связано с увеличением смертности плода, задержкой роста и неонатальной депрессией. [ 22 ] [ 23 ] Этот тест оценивает частоту сердечных сокращений плода в ответ на сокращения матки с помощью электронного мониторинга плода . Маточную деятельность контролируют с помощью токодинамометра . [ 24 ]См. также
[ редактировать ]- Ускоренное испытание на срок службы , как правило, для электронного оборудования.
- Усталость (материал)
- Стресс (механика)
- Меры стресса , способы количественной оценки механического напряжения
- Структурные испытания
- Список стресс-тестов банков : перечислены основные программы стресс-тестирования банков со ссылками на подробную информацию по годам.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Нельсон, Уэйн Б., (2004), Ускоренное тестирование - статистические модели, планы тестирования и анализ данных , John Wiley & Sons, Нью-Йорк, ISBN 0-471-69736-2
- ^ «Сохраняйте стабильность, глупый! Как провести стресс-тестирование оборудования вашего ПК» . ПКМир . Проверено 11 марта 2023 г.
- ^ «Программа испытаний и сертификации» . Проверено 27 февраля 2020 г.
- ^ «Высокоскоростные испытательные системы» (PDF) . МТС . Проверено 26 июня 2019 г.
- ^ «ЧАСТЬ 23 ФАУ — Стандарты летной годности: самолеты нормальной категории» . Проверено 26 июня 2019 г.
- ^ Пескароли, Джанлука; Александр, Дэвид (01 мая 2016 г.). «Критическая инфраструктура, панархия и пути уязвимости каскадных бедствий» . Природные опасности . 82 (1): 175–192. Бибкод : 2016NatHa..82..175P . дои : 10.1007/s11069-016-2186-3 . ISSN 1573-0840 .
- ^ Миньян, А.; Карвунис, Д.; Броккардо, М.; Вимер, С.; Джардини, Д. (март 2019 г.). «Включение мер по снижению сейсмического риска в нормированную стоимость электроэнергии в усовершенствованных геотермальных системах для оптимального размещения» . Прикладная энергетика . 238 : 831–850. Бибкод : 2019ApEn..238..831M . дои : 10.1016/j.apenergy.2019.01.109 . hdl : 20.500.11850/322346 .
- ^ Линьков Игорь; Бриджес, Тодд; Крейциг, Феликс ; Декер, Дженнифер; Фокс-Лент, Кейт; Крёгер, Вольфганг; Ламберт, Джеймс Х.; Леверманн, Андерс; Монтрей, Бенуа; Натвани, Джатин; Найер, Раймонд (июнь 2014 г.). «Изменение парадигмы устойчивости». Природа Изменение климата . 4 (6): 407–409. Бибкод : 2014NatCC...4..407L . дои : 10.1038/nclimate2227 . ISSN 1758-6798 . S2CID 85351884 .
- ^ Аргирудис, Сотириос А.; Митулис, Стергиос А.; Хофер, Лоренцо; Занини, Мариано Анджело; Тубальди, Энрико; Франгопол, Дэн М. (апрель 2020 г.). «Система оценки устойчивости критически важной инфраструктуры в среде с множеством опасностей: практический пример транспортных активов» (PDF) . Наука об общей окружающей среде . 714 : 136854. Бибкод : 2020ScTEn.714m6854A . doi : 10.1016/j.scitotenv.2020.136854 . ПМИД 32018987 . S2CID 211036128 .
- ^ «STREST-Гармонизированный подход к стресс-тестированию критически важных инфраструктур на предмет защиты от стихийных бедствий. Финансируется в рамках Седьмой рамочной программы Европейского Союза FP7/2007-2013, в рамках грантового соглашения № 603389. Координатор проекта: Доменико Джардини; Менеджер проекта: Арно Миньян, ETH Zurich " .
- ^ Саймон Эспозито; Стоядинович Божидар; Бабушка Анже; Долшек Матяж; Икбал Сарфраз; Сельва Якопо; Броккардо Марко; Миньян Арно; Джардини Доменико (01 марта 2020 г.). «Многоуровневая методология на основе рисков для стресс-тестирования систем критической инфраструктуры». Журнал инфраструктурных систем . 26 (1): 04019035. doi : 10.1061/(ASCE)IS.1943-555X.0000520 . S2CID 214354801 .
- ^ Питилакис, К.; Кроули, Х.; Кайния, AM, ред. (2014). SYNER-G: Определение типологии и функции хрупкости физических элементов, подверженных сейсмическому риску . Геотехническая, геологическая и сейсмическая инженерия. Том. 27. Дордрехт: Springer Нидерланды. дои : 10.1007/978-94-007-7872-6 . ISBN 978-94-007-7871-9 . S2CID 133078584 .
- ^ Питилакис, К.; Франчин, П.; Хазай, Б.; Венцель, Х., ред. (2014). SYNER-G: Системная сейсмическая уязвимость и оценка риска сложных городских, коммунальных систем, систем жизнеобеспечения и критически важных объектов . Геотехническая, геологическая и сейсмическая инженерия. Том. 31. Дордрехт: Springer Нидерланды. дои : 10.1007/978-94-017-8835-9 . ISBN 978-94-017-8834-2 . S2CID 107566163 .
- ^ Аргирудис, Сотириос А.; Фотопулу, Ставрула; Карафагка, Стелла; Питилакис, Кириазис; Джунгли, Джейкоб; Сальзано, Эрнесто; Баско, Анна; Кроули, Хелен; Родригес, Даниэла; Матос, Джозеф П.; Шляйсс, Антон Дж. (2020). «Методология многоуровневого стресс-тестирования на основе рисков: применение к шести критически важным неядерным инфраструктурам в Европе» (PDF) . Природные опасности . 100 (2): 595–633. Бибкод : 2020NatHa.100..595A . дои : 10.1007/ s11069-019-03828-5 hdl : 11585/711534 . ISSN 1573-0840 . S2CID 209432723 .
- ^ Косгрейв, Дженни (27 октября 2014 г.). «Руководители центральных банков поддерживают стресс-тесты на фоне нарастающей критики» . CNBC . Проверено 5 марта 2015 г.
- ^ «Стресс-тесты: медицинский тест MedlinePlus» . medlineplus.gov . Проверено 9 ноября 2023 г.
- ^ «Нагрузочная ЭКГ» . Британский кардиологический фонд . Проверено 9 ноября 2023 г.
- ^ Ладапо, Джозеф А.; Блекер, Саул; О'Доннелл, Майкл; Джумхавала, Саахил А.; Дуглас, Памела С. (18 августа 2016 г.). «Соответствующее использование сердечного стресс-тестирования с визуализацией: систематический обзор и метаанализ» . ПЛОС ОДИН . 11 (8): e0161153. Бибкод : 2016PLoSO..1161153L . дои : 10.1371/journal.pone.0161153 . ISSN 1932-6203 . ПМК 4990235 . ПМИД 27536775 .
- ^ Вилкант, Вилиан; Зельцер, Роман (2023 г.), «Стресс-тестирование на беговой дорожке» , StatPearls , Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing, PMID 29763078 , получено 9 ноября 2023 г.
- ^ Шенхаген, Пол; Зиада, Халед М.; Кападия, Самир Р.; Кроу, Тимоти Д.; Ниссен, Стивен Э.; Тузку, Э. Мурат (15 февраля 2000 г.). «Степень и направление ремоделирования артерий при стабильных и нестабильных коронарных синдромах: внутрисосудистое ультразвуковое исследование» . Тираж . 101 (6): 598–603. дои : 10.1161/01.CIR.101.6.598 . ISSN 0009-7322 . ПМИД 10673250 .
- ^ Стидс, Ричард П; Уиллер, Ричард; Бхаттачарья, Санджив; Рейкен, Джозеф; Нихояннопулос, Петрос; Старший, Рокси; Монаган, Марк Дж; Шарма, Вишал (28 марта 2019 г.). «Стресс-эхокардиография при ишемической болезни сердца: практическое руководство Британского общества эхокардиографии» . Эхо Исследования и Практика . 6 (2): G17–G33. дои : 10.1530/ERP-18-0068 . ISSN 2055-0464 . ПМК 6477657 . ПМИД 30921767 .
- ^ Рональд С. Гиббс; и др., ред. (2008). Акушерство и гинекология Дэнфорта (10-е изд.). Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 161. ИСБН 9780781769372 .
- ^ Алан Х. ДеЧерни; Т. Мерфи Гудвин; и др., ред. (2007). Текущая диагностика и лечение: Акушерство и гинекология (10-е изд.). Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. стр. 255 . ISBN 978-0-07-143900-8 .
- ^ III, Фрэнсис Таласка Фишбах, Маршалл Барнетт Даннинг (2009). Руководство по лабораторным и диагностическим исследованиям (8-е изд.). Филадельфия: Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins. стр. 1030–31. ISBN 9780781771948 .
{{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )