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Statistik: mehr als Erbsen zählen

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Statistik der Zuverlässigkeit und Materialermüdung / Statistics of Reliability and Material Fatigue

Prof. Dr. Christine Müller

 

Qualitätssicherung: Statistik der Zuverlässigkeit und Materialermüdung / Statistics of Reliability and Material Fatigue im WS 2021/2022

 

Die Moodleseite zur Veranstaltung finden Sie hier: https://moodle.tu-dortmund.de/course/view.php?id=29422. Die Organisation der Veranstaltung wird gänzlich über Moodle vorgenommen. Die Homepage dient lediglich als Überblick über die wesentlichen Informationen.

This course can be found in Moodle: https://moodle.tu-dortmund.de/course/view.php?id=29422. All organizational aspects are handled via Moodle. This homepage serves as an overview of the essential information.

 

Module: BS XIII, BS 15, MD IX, X, MS VI, VII, MS 6, MD 6, 7, 8, 9

Diese Veranstaltung wird auch als „Qualitätssicherung“ im Modul „Quantitative Methoden“ angerechnet.

Die Veranstaltung wird in Deutsch gehalten. Aber das Skript dazu ist in Englisch, so dass nicht deutsch sprechende Personen auch teilnehmen können.

The Lecture is given in German. However, the corresponding manuscript is in English, so that people who do not speak German can also participate.

 

 

 

Vorlesung / Lecture: 

      Start: Di 12. Oktober 2021, 14-16 Uhr, M/E 25 und / and online (Online-Link in Moodle:

                          https://moodle.tu-dortmund.de/course/view.php?id=29422)

      Di 14-16 Uhr M/E 25 am / on 12. Oktober 2021 oder / or online (Start: 12. Oktober 2021)

      Do 12-14 Uhr CDI 120 am / on 14. Oktober 2021 oder / or online

      Di  16:00 -17:30 Uhr M/E 27 ab / from 19. Oktober 2021

             Hybrid an folgenden Tagen: 12./19.10, 2./23./30.11.21, 11.1. und 25.1.22
             An den anderen Tagen nur online, online Link im Moodle-Raum

      Do 12:00-13:30 Uhr M/E 27 ab / from 21. Oktober 2021

             Hybrid an folgenden Tagen:  14./21.10., 4./25.11., 2.12.21, 13.1. und 27.1.22
             An den anderen Tagen nur online, online Link im Moodle-Raum

 

Übung / Tutorial:

Mi 14:15-15:45 Uhr M/E 21 ab / from 13. Oktober 2021 oder / or online

Ausnahme: Mi 20.10.21: 16:00 bis 17:30 Uhr in M/E 21

 

Das Skript finden Sie hier. Passwort und Benutzerkennwort finden Sie im Moodle-Raum.

You can find the manuscript here.  Password and user identifier is available in moodle.

 

Daten und Programme zur Vorlesung / Data and program code:

 

Die Übungsblätter finden Sie im Moodle zur Veranstaltung.

The exercises can be found in the Moodle for the course.

 

Prüfungsleistung: Der Leistungsnachweis erfolgt auf Grundlage der Bearbeitung von Übungszetteln. Für die Studienleistung müssen mindestens 50% der auf den Übungszetteln zu erreichenden Punkte erzielt werden. Die Bepunktung der eingereichten Lösungen ersetzt eine mündliche oder schriftliche Modulprüfung am Ende des Semesters. Falls für den Abschluss des Moduls eine mündliche Prüfung benötigt wird, so bieten wir alternativ auch diese Prüfungsform an. Weitere Informationen im Moodle.
 

Assessment: Instead of an exam, the grading of the course is based on the submitted solutions to the weekly exercises. To pass the course, at least 50% of the points in the exercises must be obtained. If an oral examination is required for the completion of the module, we also offer this form of examination as an alternative. Further information can be found in Moodle.

 

 

Zur Vorlesung:

Die Zuverlässigkeit von Systemen hängt stark von der Materialermüdung ab, aber auch andere Faktoren können deren Zuverlässigkeit beeinflussen. Neben der allgemeinen Analyse der Zuverlässigkeit von Systemen wird in der Vorlesung insbesondere die Materialermüdung untersucht. Materialermüdung tritt vor allem auf, wo Material (meist variierenden) Belastungen ausgesetzt ist. Dabei ist die Vorhersage, wann kritische Zustände auftreten, ein besonders wichtiges Anliegen. Z.B. ist es wichtig, vorhersagen zu können, wann Eisenbahnräder versagen, wann Brücken neugebaut werden müssen oder Knochen- bzw. Zahnersatz ausgewechselt werden muss. Um ein besseres Verständnis der Ermüdung zu gewinnen, werden Ermüdungsexperimente an Proben wie Stahlproben oder Betonträger durchgeführt. Dabei hängt die statistische Analyse sehr davon ab, wie aufwendig diese Experimente sind. Bei weniger aufwendigen Experimenten, können diese parallel durchgeführt werden. Oft laufen aber diese Experimente unter realistischen Belastungen so lange, dass ein Versagen nicht beobachtet werden kann. Dann können sogenannte Step-Stress-Experimente oder Beschleunigte Experimente durchgeführt werden. Zusätzlich kann die Rissentstehung und das Risswachstum erfasst werden, um die Vorhersage für den Versagenszeitpunkt zu verbessern. In komplexeren Systemen muss außerdem berücksichtigt werden, wie die einzelnen Komponenten interagieren. Bei sogenannten Lastumverteilungssystemen wird angenommen, dass die Last auf den verbleibende Komponenten davon abhängt, wie viele Komponenten schon ausgefallen sind.

 

About the lecture:

The reliability of systems depends strongly on the material fatigue. However, other factors can influence the reliability as well. This lecture treats general concepts of reliability of systems and material fatigue. In particular, the prediction of critical states of the system will be a special issue. For example it is important to predict time points when wheels of trains or bridges are more likely to break. For a better understanding of material fatigue, lab experiments with steel specimen or concrete beams are conducted. The statistical analysis then depends on how much time and money these experiments need. In simple situations, parallel lifetime experiments are possible.  However, some experiments are running so long under realistic load, that the failure is not observable. In this case, step-stress experiments and accelerated life time experiments are conducted. Additionally, the crack initiation and crack growths can be considered to improve the prediction of failure. In more complex systems, also the interaction of the components must be taken into account. Special systems under consideration are the load sharing systems where the components share the load.

 

Gliederung der Vorlesung / Content of the lecture:

• Parallele Lebenszeitexperimente (Parallel lifetime experiments)
• Step-Stress-Experimente und Beschleunigte Experimente (Step-stress experiments and accelerated experiments)
• Rissentstehung (Crack initiation)
• Risswachstum (Crack growth)
• Zuverlässigkeit von Systemen (Reliability of systems)
• Lastumverteilungssysteme (Load sharing systems)