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Schadensanalyse

Die Ausfallrate als Maß für die Überlebenswahrscheinlichkeit eines Bauteils oder Systems wird in vielen praktischen Anwendungen als konstant angenommen. Gedächtniseffekte, Zeitabhängigkeiten sowie Abhängigkeiten von den Umgebungsbedingungen werden dabei vernachlässigt. Zahlreiche Versuche zeigen jedoch, dass die Ausfallrate einen typischen Verlauf mit drei charakteristischen Phasen annimmt:

  • Phase 1:  In dieser durch Frühausfälle gekennzeichneten Phase nimmt die Ausfallrate rasch mit der Zeit ab. Ausfälle lassen sich in der Regel auf Materialschwächen, Qualitätsschwankungen in der Fertigung oder Anwendungsfehler zurückführen.
  • Phase 2:  Sie ist durch eine konstante Ausfallrate gekennzeichnet. In dieser Phase treten Ausfälle stochastisch auf (Poisson-Verteilung).
  • Phase 3:  In der Spätausfallphase oder wear-out-Phase steigt die Ausfallrate mit der Betriebszeit schnell an. Ausfälle hier sind auf Alterung, Abnutzung und Ermüdung zurückzuführen.

Alle drei Phasen ergeben die typische Wannenform, wenn die Ausfallrate gegen die Zeit aufgetragen wird. Es muss erwähnt werden, dass dies eine vereinfachte Betrachtung der Ausfallrate darstellt.
Die Funktionsdauer der meisten Bauteile/Struktureinheiten wird durch Ermüdungsprozesse bestimmt. Ermüdung beschreibt dabei alle mikrostrukturellen Materialänderungen, die durch statische oder zyklische Belastungen auftreten. Stress verursachte Deformationen sowie Änderung der physikalischen und chemischen Umgebungsbedingungen verursachen mikrostrukturelle Veränderungen des Materialgefüges sowie von Grenzflächen, die schlimmstenfalls zur Bildung von Makrorissen führen können. Diese Prozesse spielen für Bauteile, die bei hohen Temperaturen oder an ihrer Belastungsgrenze betrieben werden, eine große Rolle. ICR verfügt über umfangreiche Erfahrungen auf dem Gebiet der Gefügeinterpretation und der Identifikation von Alterationsmechanismen mit dem Ziel, den Effekt solcher Prozesse auf die Gesamtzuverlässigkeit eines Bauteils oder Systems darzustellen. Die folgenden Abbildungen zeigen einige Beispiele unserer Arbeit, Ausfallarten zu identifizieren.

 

 

 
 
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