安全系数的本质是对不确定性的一种简化处理方法。举个简单例子:取N个试件做拉力试验,会取得N个不同结果,对试验结果做统计计算,得出均值和标准差。这个数据怎样用于设计?显然,仅仅拿一个均值肯定不合理,统计学原理告诉你,那样会有一半的可能性是不安全的,正确的做法是将均值加三倍标准差作为计算依据。(均值+三倍标准差)/均值,就是一般意义上的安全系数。实际应用中,这种不确定性远不止材料一项。不同机械对安全性的要求也不尽一致,而一味追求安全性则必然牺牲经济性。所以应用领域不同的机械,会有不同的安全系数选择的范围。做什么设备,要熟悉这个设备的环境、要求,做设计时,比较安全的做法是遵循惯例。
“可靠性设计”是为解决安全系数合理有效发展出的一个技术领域,上面举的那个例子是它的起始原点之一。有兴趣的话可以研究研究。