Bauteile robust auslegen und effizient erproben

Grundlagen und Definitionen der Zuverlässigkeitsmethodik

• Grundlagen der typische Lebensdauerverteilungen: Normal-, Weibull- und Exponentialverteilung
• Ausfallwahrscheinlichkeiten und Zuverlässigkeiten
• Definitionen: B10, Ausfallarten (Bruch, Alterung, Verschleiss, Zufallsausfälle)
• Beispiele ausfallspezifischer Verteilungen
• Möglichkeiten der Kombination der Verteilungen
• Ermittlung der Systemzuverlässigkeit durch Überlagerung der Bauteilzuverlässigkeiten
• Vorstellung wichtiger Literatur und marktüblicher Softwarelösungen

Versuche selbständig planen, auswerten und interpretieren

• Wahrscheinlichkeitsnetze erstellen und beurteilen
• Vertrauensbereiche darstellen
• Aussagewahrscheinlichkeit von Versuchen ermitteln
• Festlegen des erforderlichen Stichprobenumfangs mittels
  Larson Nomogramm
• Einfluss Anzahl der Prüflinge
• Erprobungsdauer bewerten und nutzen

Praxis-Übung als Ausgangspunkt für die betriebliche Anwendung

• Auswertung reale Versuchsdaten
• Identifizierung der Verteilung
• Bestimmung der Vertrauensbereiche
• Auftragen in Wahrscheinlichkeitsnetzen
• Notwendiger Stichprobenumfang für Validierung
• Berechnung der Systemzuverlässigkeit

Bauteil-Beanspruchbarkeiten (Lebensdauergrenzen) versuchstechnisch ermitteln

• Folgende Lebensdauermodelle lernen Sie kennen:
• Arrhenius, Wöhlerlinien, Coffin-Manson und Norris-Landzberg
• Typische Literaturwerte für die Lebensdauermodelle zur rechnerischen Abschätzung

Für die Auswertungen der Versuchsdaten werden die folgenden statistischen Grundlagen gelegt

• Regressionsmethoden
• Lasthorizontverschiebung und Verteilungsbestimmung
• Übertragung auf andere Ausfallwahrscheinlichkeiten

Praxis-Übung:

• Zuordnung von Lebensdauermodellen anhand typischer
  Anwendungsfälle
• Rechnerische Abschätzung der Wöhlerlinien
• Auswertung der Lebensdauerversuche
• Bewertung der Ausfallwahrscheinlichkeiten

Bauteilbelastungen/-beanspruchungen

• Einfluss von Temperaturen und mechanischen Spannungen auf die Lebensdauer der Bauteile
• Klassierungsmethoden (Rainflow, Momentanwertmethode)
• Erstellung von Lastkollektiven unter Betrachtung verschiedener Use Cases (bestimmungsgemäßer Gebrauch, Worst Case)

Zuverlässigkeitsgestaltung auf Basis qualitativer

• Methoden: Potenzielle Schwachstellen frühzeitig aufdecken
• Fehlervermeidung mittels FMEA
• Fokussierung auf relevante Schwachstellen durch eine
  Zuverlässigkeitsmatrix

Zuverlässigkeitsgestaltung auf Basis quantitativer Methoden: Potenzielle Schwachstellen bewerten

• Die lineare Schadensakkumulation als Methode zur Beurteilung der Einflüsse beliebiger Lastkollektive auf die Bauteillebensdauer
• Aufzeigen verschiedener Auslegungskonzepte, u.a. Fail Safe und die schadenstolerante Auslegung von Bauteilen
• Typische Sicherheiten: Anzusetzende Sicherheitsfaktoren

Zuverlässigkeitsvalidierung experimentell durchführen

• Typischen Testverfahren und Raffungsmodelle
• Raffung anhand der Lebensdauermodelle
• HALT (schrittweise Laststeigerung während des Test)
• Step Stress (Laststeigerung nach jedem Ausfall)
• Sudden Death (Berücksichtigung unvollständiger Stichproben, d.h. noch nicht ausgefallener Beuteile)
• Gängige Erprobungsstrategien um Bauteile auszulegen:
• Kostenoptimal
• Sicherheitsoptimal

Praxis-Übung:

• Erstellen von Lastkollektiven
• Durchführung der rechnerischen Lebensdauerabschätzung durch Schadensakkumulation
• Ableiten eines Testprofils für das Versuchsfeld