Berechnung der Lebensdauer bei nomineller und variabler Zuverlässigkeit

Die Berechnung der Lebensdauer von technischen Produkten steht im Mittelpunkt des 5. Kapitels. Ausgehend von der Auswertung von Mehrstufen- und Zwei-Horizont-Versuchen, werden das Erstellen von Lebensdauerdiagrammen, den sogenannten Wöhlerdiagrammen, die Bestimmung spezifischer Parameter wie dem Wöhlerlinienexponenten und die mathematische Beschreibung der Lebensdauerkurven z. B. mit dem Wöhlerlinienansatz oder der Basquin’schen Lebensdauergleichung den Lesenden vorgestellt und für die Anwendung bei einer erforderlichen Lebensdauerberechnung bereitgestellt. Eingeführt werden unterschiedliche Lebensdauerhypothesen nach Palmgren-Miner, Corten-Dolan oder Haibach. Eine Zuordnung der Hypothesen zu bestimmten Maschinenelementen oder auch Kerbformen erfolgt. Mit Bezug auf in der Praxis relevante stochastische, d. h. regellose Beanspruchungen, werden Möglichkeiten aufgezeigt, wie diese Beanspruchungsfolgen, die sogenannten Kollektive, ausgewertet werden können und wie mithilfe von Schadensakkumulationshypothesen und Äquivalenzlasten bzw. Äquivalenzfaktoren Lebensdauern berechnet werden können. Da die Lebensdauer, aber auch die vorkommenden Belastungen statistischen Gesetzmäßigkeiten folgen, werden die zuvor vorgestellten Lebensdauerbetrachtungen unter wahrscheinlichkeitstheoretischem Aspekt diskutiert. Im Zentrum dieser Betrachtungen stehen die Lebensdauerberechnungen auf der Basis der Gauß- und Weibull-Verteilung. Durch Kombination der Weibull-Verteilung mit der Wöhlerliniengleichung entsteht ein Gesamtmodell für konstante wie auch kollektive Belastungen, womit Lebensdauern durch Bezug auf einen markanten Katalogwert auch zuverlässigkeitsspezifisch berechnet werden können. Damit ist eine Verbindung zur Risikobewertung der Sicherheit gegeben. Klassische Lebensdauerberechnungen werden flexibler. Können keine Lebensdauerdiagramme in Versuchen aufgenommen werden, besteht jedoch die Möglichkeit, mit Hilfe der bereits im Anhang des Kap. 3 bereitgestellten Sammlung von existierenden Wöhlerlinien und deren statistischen Beschreibungsparametern „synthetische“ Wöhlerlinien erzeugt werden können. Das in diesem Kap. 5 bereitgestellte Wissen wird im Kap. 8 in den Beispielaufgaben 4, 5, 6, 7, 8 und 13 angewendet.