Accessible Requires Authentication Published by De Gruyter August 22, 2013

Safe product design – the role of the NDT reliability analysis

Sicheres Produktdesign – die Rolle von Zuverlässigkeitsanalysen der zerstörungsfreien Prüfung
Mato Pavlovic, Christina Mueller, Uwe Ewert, Ulf Ronneteg, Jorma Pitkänen and Christian Boller
From the journal Materials Testing

Abstract

In line with the damage tolerance design principles, an adequate non-destructive inspection system is needed to ensure structural integrity. Yet, when pushed to the limits of their detection capability, non-destructive evaluation systems do not produce consistent hit/miss indications. Their capability of detecting flaws is therefore expressed as a probability of detection. In the conventional signal response reliability analysis, the probability of detection is expressed as a function of the flaw size. The adequacy of the inspection system is verified by comparing the size of the flaw that is reliably detected with the maximum allowable flaw size, which will not undermine the structural integrity. Analyses of modern structures show that other parameters also determine the severity of the flaw for the structure. Within the multi-parameter reliability analysis, the probability of detection can be expressed as a function of diverse influencing parameters. When determining the adequacy of the non-destructive evaluation system, the capability of detecting a flaw has to be expressed and checked against the critical value of exactly that parameter that determines flaw severity for the structure. Failing to do so can lead to a rejection of the healthy, or acceptance of the bad part. The principle is demonstrated on the transmit-receive longitudinal ultrasonic inspection data of the iron cast component with surface, semi-elliptical, crack-like flaws.

Abstract

Im Zuge der Anwendung des Schadens-Toleranz-Prinzips wird ein adäquates zerstörungsfreies Prüfsystem benötigt um strukturelle Integrität sicher zu stellen. Wenn ein zerstörungsfreies Prüfsystem jedoch bis zu den Grenzen der Detektionsfähigkeit beansprucht wird, liefert es keine übereinstimmende Indikationen der Defektentdeckung (Hit/Miss). Deshalb wird dessen Fähigkeit Defekte zu entdecken als Entdeckungswahrscheinlichkeit (POD Probability of Detection) ausgedrückt. In der herkömmlichen “Signal Response” Signal-Antwort-Zuverlässigkeitsanalyse wird die Entdeckungswahrscheinlichkeit als eine Funktion der Defektgröße angegeben. Die Eignung des Prüfsystems wird durch den Vergleich der Größe des Defektes, der zuverlässig entdeckt wird, mit der des größten zulässigen Defektes, der die strukturelle Integrität nicht gefährdet, verifiziert. Analysen moderner Strukturen zeigen aber, dass auch andere Parameter den Schweregrad des Defektes bzgl. der Integrität der Struktur bestimmen können. Im Rahmen der Multi-Parameter-Zuverlässigkeitsanalyse kann die Entdeckungswahrscheinlichkeit als eine Funktion verschiedener Einflussparameter ausgedrückt werden. Wenn die Eignung des zerstörungsfreien Prüfsystems bestimmt wird, muss die Fähigkeit des Systems Defekte zu entdecken gegenüber dem kritischen Wert genau des Parameters ausgedrückt und geprüft werden, der den Schweregrad des Defektes für die Integrität der Struktur bestimmt. Die Nichterfüllung dieser Forderung kann zur Ablehnung von intakten Teilen oder der Akzeptanz von schlechten Teilen führen. Das Prinzip wird anhand von longitudinalen Ultraschall-Sende-Empfangs-Prüfdaten der Gußeisenmatrix mit oberflächenoffenen, semi-elliptischen, rißartigen Defekten demonstriert.

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Published Online: 2013-08-22
Published in Print: 2013-04-02

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