Basis der Zuverlässigkeitsmethodik ist die Statistik. Sie lernen die Grundlagen der typischen Lebensdauerverteilungen wie

• der Normalverteilung,
• Weibullverteilung,
• Exponentialverteilung sowie
• das Wahrscheinlichkeitsnetz
• den Vertrauensbereich kennen.

Es werden Beispiele ausfallspezifischer Verteilungen werden aufgezeigt und diskutiert, sowie die Berechnung von Ausfallwahrscheinlichkeiten und Zuverlässigkeiten vermittelt.

Übung: Auswertung von Versuchsdaten im Wahrscheinlichkeitsnetz, Identifizierung der Verteilung und Bestimmung der Vertrauensbereich

• Wahrscheinlichkeitsnetze inkl. Vertrauensbereiche erstellen und beurteilen
• Aussagewahrscheinlichkeit von Versuchen ermitteln
• Festlegen des erforderlichen Stichprobenumfangs mittels Larson Nomogramm
• Erprobungsdauer bewerten und nutzen

Übung: Planung von Versuchen nach dem Success Run:
• Auftragen in Wahrscheinlichkeitsnetzen
• Notwendiger Stichprobenumfang für Validierung
• Berechnung der Systemzuverlässigkeit

Die Beanspruchbarkeiten der Bauteile (Lebensdauergrenzen) werden anhand verschiedener Lebensdauermodelle dargestellt und typischen Anwendungsfälle zugeordnet. Im Wesentlichen lernen Sie folgende Lebensdauermodelle kennen (inkl. typischer Literaturwerte zur rechnerischen Abschätzung):

• Arrhenius,
• Wöhlerlinien,
• Coffin-Manson,
• Norris-Landzberg.
• Für die Auswertungen der Versuchsdaten können Sie Regressionsmethoden anwenden und Lernen die Lasthorizontverschiebung kennen. Außerdem erfahren Sie, wie Sie Versuchsergebnisse auf beliebige Ausfallwahrscheinlichkeiten umrechnen können.

Übung: Berechnen Sie Wöhlerlinien, werten Sie Lebensdauerversuche aus und berechnen Sie Ausfallwahrscheinlichkeiten

Den kennengelernten Lebensdauermodellen werden typische Beanspruchungen zugeordnet. Sie können den Einfluss typischer Belastungen wie

• Temperauturwechsel,
• Temperaturen,
• Schwingungen und
• mechanische Spannungen

die Lebensdauer der Bauteile bewerten. Dazu lernen Sie die typischen Klassierungsmethoden

• Rainflow
• Momentanwertmethode

kennen und Sie wissen, wie unter Betrachtung verschiedener Use Cases

• bestimmungsgemäßer Gebrauch,
• Worst Case
• Misuse

Lastkollektive erstellt werden.

Übung: Vorstellung der Rainflowzählung

Mit Hilfe der qualitativen Methoden können Sie potenzielle Schwachstellen bereits frühzeitig im Entwicklungsprozess finden und priorisieren. Konkret werden die Fehlervermeidung mittels

• FMEA und
• die Fokussierung auf relevante Schwachstellen durch eine Zuverlässigkeitsmatrix vorgestellt und die
• DRBFM angschnitten.

Die mittels qualitativer Methoden gefundenen potenziellen Schwachstellen bewerten Sie mit den quantitativen Methoden bezüglich Ihrer Ausfallwahrscheinlichkeit.

Dazu nutzen Sie

• die lineare Schadensakkumulation als Methode zur Beurteilung der Einflüsse beliebiger Lastkollektive auf die Bauteillebensdauer.
• Außerdem kennen Sie typische Sicherheiten, und
• verschiedener Auslegungskonzepte, u.a. Fail Safe oder die schadenstolerante Auslegung zur Bauteildimensionierung.

Übung: Berechnen Sie die Lebensdauer mittels Schadensakkumulation

Um die Lebensdauer experimentell zu überprüfen oder um Erprobungsstrategien auszulegen, werden mehrere Testverfahren und Raffungsmodelle diskutiert. Sie lernen,

• wie Versuchszeiten anhand der Lebensdauermodelle, z.B. Wöhlerlinien gerafft werden können.
• Auch Methoden zur Berücksichtigung unvollständiger Stichproben, d.h. noch nicht ausgefallener Bauteile (Sudden Death) können Sie anwenden
• und eine effiziente Erprobungsstrategie ableiten.

Übung: siehe Block 8

Ein umfangreiches KomplexBeispiel fasst den gesamten Seminarinhalt noch einmal zusammen. Übung: Sie lernen

• Lastkollektive abzuschätzen
• Versuche zu planen
• Stichprobenumfänge festzulegen
• Erprobungsprofile zu definieren
• Versuche durch Raffung effizienter zu gestalten