stringtranslate.com

Стресс-тестирование

Стресс-тестирование — это форма преднамеренно интенсивного или тщательного тестирования, используемого для определения стабильности данной системы, критической инфраструктуры или объекта. Оно включает в себя тестирование за пределами нормальной эксплуатационной мощности, часто до точки разрыва, с целью наблюдения за результатами.

Причины могут включать в себя:

Инженеры по надежности часто испытывают элементы в условиях ожидаемой нагрузки или даже в условиях ускоренной нагрузки, чтобы определить срок службы элемента или выявить виды отказов. [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 испытания материалов на усталость .

В биологии животных существуют различные формы биологического стресса и биологического стресс-тестирования , такие как сердечный стресс-тест у людей, часто применяемый по биомедицинским причинам. В физиологии упражнений зоны тренировок часто определяются в связи с протоколами метаболического стресса, количественной оценкой выработки энергии , поглощения кислорода или режимов химии крови .

Вычислительная техника

В вычислительной технике стресс -тестирование (иногда называемое тестированием на прочность) может применяться как к оборудованию, так и к программному обеспечению. Оно используется для определения максимальной производительности компьютерной системы и часто используется для таких целей, как масштабирование для производственного использования и обеспечение надежности и стабильности. [2] Стресс-тесты обычно включают в себя запуск большого количества ресурсоемких процессов до тех пор, пока система либо не выйдет из строя, либо почти не выйдет из строя.

Материалы

Испытание на усталость крыла Airbus A380 IABG (показано крыло, отклоненное вверх, наложенное на ненагруженное крыло). Крыло было испытано в общей сложности в 47500 полетах, что в 2,5 раза превышает количество полетов за 25 лет эксплуатации. Каждый 16-часовой полет занимал 11 минут для имитации на испытательном стенде на усталость. [3]

Испытание на усталость — это специализированная форма механического испытания , которая выполняется путем приложения циклической нагрузки к купону или конструкции. Эти испытания используются либо для получения данных о усталостной долговечности и росте трещин, либо для определения критических мест, либо для демонстрации безопасности конструкции, которая может быть подвержена усталости. Испытания на усталость используются для различных компонентов от купонов до полноразмерных испытательных образцов, таких как автомобили и самолеты .

Испытания на усталость купонов обычно проводятся с использованием сервогидравлических испытательных машин , которые способны применять большие циклические нагрузки переменной амплитуды . [4] Испытания с постоянной амплитудой также могут применяться с помощью более простых осциллирующих машин. Усталостная долговечность купона — это количество циклов, необходимое для его разрушения. 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 . Испытания купонов также можно проводить в климатических камерах , где можно контролировать температуру, влажность и окружающую среду, которые могут влиять на скорость роста трещин.

Из-за размера и уникальной формы полноразмерных испытательных образцов строятся специальные испытательные стенды для приложения нагрузок с помощью ряда гидравлических или электрических приводов . Приводы направлены на воспроизведение значительных нагрузок, испытываемых конструкцией, которые в случае самолета могут состоять из маневра, порыва, бафтинга и нагрузки земля-воздух-земля (GAG). Представительный образец или блок нагрузки применяется многократно до тех пор, пока не будет продемонстрирован безопасный срок службы конструкции или не возникнут неисправности, которые необходимо устранить. На конструкции устанавливаются приборы, такие как тензодатчики , тензодатчики и датчики смещения, чтобы гарантировать приложение правильной нагрузки. Периодические проверки конструкции вокруг критических концентраций напряжений, таких как отверстия и фитинги, проводятся для определения времени обнаружения обнаруживаемых трещин и для обеспечения того, чтобы любые возникающие трещины не повлияли на другие области испытательного образца. Поскольку не все нагрузки могут быть применены, любые несбалансированные структурные нагрузки обычно реагируют на испытательный пол через некритическую конструкцию, такую ​​как шасси.

Стандарты летной годности обычно требуют проведения испытания на усталость для больших самолетов перед сертификацией для определения их безопасного срока службы . [5] Безопасность малых самолетов может быть продемонстрирована расчетами, хотя обычно используются большие разбросы или коэффициенты безопасности из-за дополнительной неопределенности.

Критическая инфраструктура

Критическая инфраструктура (КИ), такая как автомагистрали, железные дороги, электросети, плотины, портовые сооружения, крупные газопроводы или нефтеперерабатывающие заводы, подвергается воздействию множества природных и антропогенных опасностей и стрессоров, включая землетрясения , оползни , наводнения , цунами , лесные пожары , последствия изменения климата или взрывы . Эти стрессоры и внезапные события могут привести к сбоям и потерям и, следовательно, могут нарушить основные услуги для общества и экономики. [6] Поэтому владельцам и операторам КИ необходимо идентифицировать и количественно оценить риски, создаваемые КИ из-за различных стрессоров, чтобы определить стратегии смягчения [7] и повысить устойчивость КИ. [8] [9] Стресс-тесты представляют собой передовые и стандартизированные инструменты для оценки опасностей и рисков КИ, которые включают как маловероятные события с большими последствиями (LP-HC), так и так называемые экстремальные или редкие события , а также систематическое применение этих новых инструментов к классам КИ.

Стресс-тестирование — это процесс оценки способности CI поддерживать определенный уровень функциональности в неблагоприятных условиях, при этом стресс-тесты рассматривают события LP-HC, которые не всегда учитываются в процедурах проектирования и оценки рисков, обычно принимаемых государственными органами или промышленными заинтересованными сторонами. Многоуровневая методология стресс-тестирования для CI была разработана в рамках европейского исследовательского проекта STREST, [10] состоящего из четырех фаз: [11]

Фаза 1: Предварительная оценка , в ходе которой собираются имеющиеся данные по КИ (контекст риска) и по интересующим явлениям (контекст опасности). Определяются цель и задачи, временные рамки, уровень стресс-теста и общие затраты на стресс-тест.

Фаза 2: Оценка , в ходе которой выполняется стресс-тест на уровне компонента и системы, включая анализ хрупкости [12] и риска [13] CI для факторов стресса, определенных на фазе 1. Стресс-тест может дать три результата: пройден, частично пройден и не пройден на основе сравнения количественных рисков с приемлемыми уровнями подверженности риску и системой штрафов.

Фаза 3: Принятие решения , в ходе которого результаты стресс-теста анализируются в соответствии с целью и задачами, определенными на Фазе 1. Определяются критические события (события, которые с наибольшей вероятностью приведут к превышению 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 КИ в Европе на уровне компонентов и систем: [14] нефтеперерабатывающий и нефтехимический завод в Милаццо, Италия; концептуальная альпийская земляная плотина в Швейцарии; трубопровод Баку-Тбилиси-Джейхан в Турции; часть национальной сети хранения и распределения газа Gasunie в Нидерландах; портовая инфраструктура Салоников, Греция; и промышленный район в регионе Тоскана, Италия. Результат стресс-тестирования включал определение критических компонентов и событий, а также стратегий смягчения рисков, которые формулируются и сообщаются заинтересованным сторонам.

Финансы

В финансах стресс -тест — это анализ или моделирование, предназначенные для определения способности данного финансового инструмента или финансового учреждения справляться с экономическим кризисом . Вместо того, чтобы делать финансовый прогноз на основе «наилучшей оценки», компания или ее регуляторы могут проводить стресс-тестирование, когда они смотрят, насколько надежен финансовый инструмент в определенных крахах, форма анализа сценариев . Они могут тестировать инструмент, например, при следующих стрессах:

  • 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 определенном году?
  • Что произойдет, если процентные ставки вырастут как минимум на y%?
  • Что, если контракты по половине инструментов в портфеле прекратятся 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 был принят 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 к определенным финансовым учреждениям для обеспечения адекватных уровней распределения капитала для покрытия потенциальных убытков, понесенных во время экстремальных, но вероятных событий. Главный экономист Saxo Bank назвал регуляторные стресс-тесты EBA «прогулкой в ​​парке» . [15]

Этот акцент на адекватном, скорректированном с учетом риска определении капитала был еще больше усилен изменениями в банковских правилах, такими как Базель II . Модели стресс-тестирования обычно позволяют не только тестировать отдельные стрессоры, но и комбинации различных событий. Также обычно есть возможность тестировать текущую подверженность известному историческому сценарию (например, дефолт по российскому долгу в 1998 году или атаки 11 сентября ) для обеспечения ликвидности учреждения. В 2014 году 25 банков не прошли стресс-тест, проведенный EBA .

Медицинский

Сердечный

Тест на сердечный стресс — это кардиологическое обследование, которое оценивает реакцию сердечно-сосудистой системы на внешний стресс в контролируемых клинических условиях. Эту реакцию на стресс можно вызвать с помощью физических упражнений (обычно беговой дорожки) или внутривенной фармакологической стимуляции сердечного ритма. [16]

Поскольку сердце работает все более интенсивно (напряжено), оно контролируется с помощью монитора электрокардиограммы (ЭКГ). Он измеряет электрические ритмы сердца и более широкую электрофизиологию . Частота пульса, артериальное давление и симптомы, такие как дискомфорт в груди или усталость, одновременно контролируются лечащим клиническим персоналом. Клинический персонал будет опрашивать пациента на протяжении всей процедуры, задавая вопросы, которые касаются боли и воспринимаемого дискомфорта. Отклонения артериального давления, частоты сердечных сокращений, ЭКГ или ухудшение физических симптомов могут быть признаком ишемической болезни сердца . [17]

Стресс-тестирование не позволяет точно диагностировать все случаи ишемической болезни сердца и часто может указывать на ее наличие у людей, у которых нет этого заболевания. Тест также может обнаружить сердечные аномалии, такие как аритмии , и состояния, влияющие на электрическую проводимость в сердце, такие как различные типы фасцикулярных блокад. [18]

«Обычный» стресс-тест не дает никаких 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 относятся только к определенному моменту времени. Основная причина, по которой стресс-тестирование не воспринимается как надежный метод обнаружения ИБС, заключается в том, что стресс-тестирование обычно обнаруживает только сильно суженные артерии (~70% или более). [19] [20] [21]

Роды

Тест на стресс-схватки (CST) проводится ближе к концу беременности (34 недели беременности), чтобы определить, насколько хорошо плод справится с сокращениями во время родов . Целью является стимуляция сокращений и наблюдение за плодом для проверки отклонений сердечного ритма с помощью кардиотокографа . CST — это один из видов метода дородового наблюдения за плодом.

Во время сокращений матки ухудшается оксигенация плода. Позднее замедление частоты сердечных сокращений плода, происходящее 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 . Активность матки контролируется токодинамометром . [24]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Нельсон, Уэйн Б., (2004), Ускоренное тестирование — статистические модели, планы тестирования и анализ данных , John Wiley & Sons, Нью-Йорк, ISBN  0-471-69736-2
  2. ^ "Сохраняй стабильность, глупый! Как провести стресс-тест оборудования вашего ПК". PCWorld . Получено 2023-03-11 .
  3. ^ "Программа испытаний и сертификация" . Получено 2020-02-27 .
  4. ^ "High-Rate Test Systems" (PDF) . MTS . Получено 26 июня 2019 .
  5. ^ "FAA ЧАСТЬ 23 — Стандарты летной годности: Самолеты нормальной категории" . Получено 26 июня 2019 г. .
  6. ^ Пескароли, Джанлука; Александр, Дэвид (2016-05-01). «Критическая инфраструктура, панархии и пути уязвимости каскадных катастроф». Природные опасности . 82 (1): 175–192. Bibcode : 2016NatHa..82..175P. doi : 10.1007/s11069-016-2186-3 . ISSN  1573-0840.
  7. ^ Mignan, A.; Karvounis, D.; Broccardo, M.; Wiemer, S.; Giardini, D. (март 2019 г.). «Включение мер по снижению сейсмического риска в приведенную стоимость электроэнергии в усовершенствованных геотермальных системах для оптимального размещения». Applied Energy . 238 : 831–850. Bibcode :2019ApEn..238..831M. doi : 10.1016/j.apenergy.2019.01.109 . hdl : 20.500.11850/322346 .
  8. ^ Линков, Игорь; Бриджес, Тодд; Крейтциг, Феликс ; Деккер, Дженнифер; Фокс-Лент, Кейт; Крёгер, Вольфганг; Ламберт, Джеймс Х.; Леверманн, Андерс; Монтрей, Бенуа; Натвани, Джатин; Найер, Рэймонд (июнь 2014 г.). «Изменение парадигмы устойчивости». Nature Climate Change . 4 (6): 407–409. Bibcode : 2014NatCC...4..407L. doi : 10.1038/nclimate2227. ISSN  1758-6798. S2CID  85351884.
  9. ^ Аргирудис, Сотириос А.; Митулис, Стергиос А.; Хофер, Лоренцо; Занини, Мариано Анджело; Тубальди, Энрико; Франгопол, Дэн М. (апрель 2020 г.). «Структура оценки устойчивости критической инфраструктуры в среде с множественными опасностями: пример транспортных активов» (PDF) . Наука об окружающей среде в целом . 714 : 136854. Bibcode :2020ScTEn.714m6854A. doi :10.1016/j.scitotenv.2020.136854. PMID  32018987. S2CID  211036128.
  10. ^ "STREST-Гармонизированный подход к стресс-тестам критически важных инфраструктур против стихийных бедствий. Финансируется из Седьмой рамочной программы Европейского Союза FP7/2007-2013, в соответствии с соглашением о гранте № 603389. Координатор проекта: Доменико Джардини; Менеджер проекта: Арно Миньян, ETH Zurich".
  11. ^ Эспозито Симона; Стоядинович Божидар; Бабич 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 критически важных инфраструктурных систем». Журнал инфраструктурных систем . 26 (1): 04019035. doi :10.1061/(ASCE)IS.1943-555X.0000520. S2CID  214354801.
  12. ^ Питилакис, К.; Кроули, Х.; Кайния, А.М., ред. (2014). SYNER-G: Определение типологии и функции хрупкости для физических элементов при сейсмическом риске . Геотехническое, геологическое и сейсмостойкое строительство. Том 27. Дордрехт: Springer Netherlands. doi :10.1007/978-94-007-7872-6. ISBN 978-94-007-7871-9. S2CID  133078584.
  13. ^ Питилакис, К.; Франчин, П.; Хазай, Б.; Венцель, Х., ред. (2014). SYNER-G: Системная сейсмическая уязвимость и оценка риска сложных городских, коммунальных, жизненно важных систем и критически важных объектов . Геотехническое, геологическое и сейсмостойкое строительство. Том 31. Дордрехт: Springer Netherlands. doi : 10.1007/978-94-017-8835-9. ISBN 978-94-017-8834-2. S2CID  107566163.
  14. ^ Аргирудис, Сотириос А.; Фотопулу, Ставрула; Карафагка, Стелла; Питилакис, Кириазис; Сельва, Якопо; Сальзано, Эрнесто; Баско, Анна; Кроули, Хелен; Родригес, Даниэла; Матос, Хосе 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.
  15. ^ Косгрейв, Дженни (27 октября 2014 г.). «Центральные банкиры поддерживают стресс-тесты, поскольку критика набирает обороты». CNBC . Получено 5 марта 2015 г.
  16. ^ "Стресс-тесты: медицинский тест MedlinePlus". medlineplus.gov . Получено 2023-11-09 .
  17. ^ "ЭКГ с нагрузкой". British Heart Foundation . Получено 2023-11-09 .
  18. ^ Ладапо, Джозеф А.; Блекер, Сол; О'Доннелл, Майкл; Джумхавала, Саахил А.; Дуглас, Памела С. (18 августа 2016 г.). «Надлежащее использование кардиологического стресс-тестирования с визуализацией: систематический обзор и метаанализ». PLOS ONE . 11 (8): e0161153. Bibcode : 2016PLoSO..1161153L. doi : 10.1371/journal.pone.0161153 . ISSN  1932-6203. PMC 4990235. PMID 27536775  . 
  19. ^ Вилкант, Вилиан; Зельцер, Роман (2023), «Тестирование на беговой дорожке с нагрузкой», StatPearls , Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, PMID  29763078 , получено 09.11.2023
  20. ^ Шенхаген, Пол; Зиада, Халед М.; Кападиа, Самир Р.; Кроу, Тимоти Д.; Ниссен, Стивен Э.; Тузку, Э. Мурат (15.02.2000). «Степень и направление артериального ремоделирования при стабильных и нестабильных коронарных синдромах: исследование с помощью внутрисосудистого ультразвука». Circulation . 101 (6): 598–603. doi : 10.1161/01.CIR.101.6.598 . ISSN  0009-7322. PMID  10673250.
  21. ^ Steeds, Richard P; Wheeler, Richard; Bhattacharyya, Sanjeev; Reiken, Joseph; Nihoyannopoulos, Petros; Senior, Roxy; Monaghan, Mark J; Sharma, Vishal (2019-03-28). «Стресс-эхокардиография при ишемической болезни сердца: практическое руководство Британского общества эхокардиографии». Echo Research and Practice . 6 (2): G17–G33. doi :10.1530/ERP-18-0068. ISSN  2055-0464. PMC 6477657. PMID 30921767  . 
  22. ^ Рональд С. Гиббс и др., ред. (2008). Акушерство и гинекология Дэнфорта (10-е изд.). Филадельфия: Lippincott Williams & Wilkins. стр. 161. ISBN 9780781769372.
  23. ^ Алан Х. ДеЧерни; Т. Мерфи Гудвин; и др., ред. (2007). Текущая диагностика и лечение: Акушерство и гинекология (10-е изд.). Нью-Йорк: McGraw-Hill. стр. 255. ISBN 978-0-07-143900-8.
  24. ^ III, Фрэнсис Таласка Фишбах, Маршалл Барнетт Даннинг (2009). Руководство по лабораторным и диагностическим тестам (8-е изд.). Филадельфия: Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins. стр. 1030–31. ISBN 9780781771948.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )