Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6918

Konfidenzintervalle für die Ausfallwahrscheinlichkeit keramischer Bauteile auf Grundlage der Bootstrapmethode

K. Heiermann

Zusammenfassung
Das Versagensverhalten keramischer Bauteile wird durch die mehrachsige Weibulltheorie beschrieben. Wegen der Streuung können Festigkeits- und Lebensdauervorhersagen nur mit einer statistischen Unsicherheit getroffen werden. In diesem Bericht wird ein Verfahren vorgestellt, welches die Auswirkung des Stichprobenumfangs und der Messgröße zur Bestimmung der Materialparameter auf die statistische Unsicherheit der Ausfallwahrscheinlichkeit quantitativ abschätzen kann. Konfidenzintervalle für die Ausfallwahrscheinlichkeit werden durch Simulationsmethoden bestimmt.. Die zur Bestimmung der Ausfallwahrscheinlichkeit benötigte Rechenzeit kann durch den Einsatz Neuronaler Netze reduziert werden. Das vorgestellte Verfahren kann zu unterschiedlichen Zwecken eingesetzt werden: Bewertung der Zuverlässigkeit von Bauteilen, geeignete Bestimmung von Parametern für experimentelle Untersuchungen, Beurteilung der Aussagekraft von Messungen und Entwicklung von Strategien zur Erhebung von Stichproben oder Durchführung von Messungen.

Reliability Confidence Intervals for Ceramic Components as Obtained from the Bootstrap Method

Abstract
Fracture of ceramic components is governed by the multiaxial Weibull theory. Due to the inherent scatter in fracture behaviour of ceramics strength and lifespan predictions are prone to statistical uncertainty. In this report, a strategy for the assessment of uncertainty in the estimation of the failure probability of ceramic components due to the scatter of material data is presented. Confidence intervals for the failure probability are obtained by means of stochastic re-sampling methods. A considerable computational effort can be saved by using neural networks to calculate the failure probability. The strategy presented in this report may be applied for different purposes: estimation of the reliability of a ceramic component, identification of parameters for an experimental investigation, interpretation of experimental results, and developement of a strategy to obtain samples or experimental data.

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