NESC ÖYD'yi Azaltırken Riski Tahmin Etmek İçin Yöntem Geliştirdi

PDF'yi İndirin: NESC ÖYD'yi Azaltırken Riski Tahmin Etmek İçin Yöntem Geliştiriyor

Tahribatsız değerlendirme (NDE) gerçekleştirmenin hem maliyet hem de zamanlama etkileri olabilir; bu da bazılarının, belirli uzay uçuşu donanımları üzerindeki NDE denetimlerinin kapsamının belirlenmesinin (yani azaltılması veya ortadan kaldırılmasının) mümkün olup olamayacağını sorgulamasına yol açabilir. Bununla birlikte, bu yaklaşım, bir kırılma kontrol planı oluşturmak için uzay uçuşu sistemi gereksinimlerini özetleyen NASA'nın Teknik Standardı NASA-STD-5019A'ya aykırı olacaktır; bu plan, hasar toleransını doğrulamak ve yıkıcı arızayı azaltmak için tasarım, analiz, test, NDE ve kırılma açısından kritik parçaların izlenmesine dayanır.

5019A çerçevesi kapsamında, NDE tespit kapasitesinden daha küçük hasarların mevcut olduğu varsayılır, ancak analiz veya test yoluyla, değerlendirilen parçanın gerekli hizmet ömrü boyunca hayatta kaldığı gösterilmelidir. Uygulamada NDE'nin rolü, aksi durumda başarısızlıkla sonuçlanabilecek kusurları elemektir. Ancak bazı durumlarda ÖYD'nin hasar toleransı doğrulama sürecinden çıkarılması yararlı olabilir ve yine de gerekli güvenlik düzeyini sağlayabilir.

NESC, hasar toleransına yönelik geleneksel 5019A yaklaşımını kullanmadan eşdeğer bir risk duruşuna ulaşmak için gerekçe bulunup bulunamayacağı sorusunun yanıtlanmasına yardımcı olmak için bir değerlendirme gerçekleştirdi. Amaç, NASA programlarının ve projelerinin, tek işlenmiş malzemelerin ÖYD gerekliliklerinin kapsamının belirlenmesiyle ilişkili riski tahmin etmesine olanak sağlayacak olasılıksal bir analiz yöntemi geliştirmekti. Bu çaba, yöntemi göstermek için geçmiş verilerin kullanılmasını, duyarlılık çalışmalarının gerçekleştirilmesini ve bir kapsam belirleme talebinin onaylanması için gerekli olacak minimum destekleyici verilerin belirlenmesini içeriyordu.

ÖYD'yi Hasar Toleransından Açıklamak

Hasar toleransı tipik olarak deterministik olarak ele alınır: bir NDE tespit eşiği, ilişkili ikili sonuçla (kusur var/yok) sabit bir kusur boyutu olarak belirlenir ve başarısızlık, muhafazakar bir analize veya ikili sonuçla (geçti/başarısız) teste dayanır. Ancak hasar toleransı aşağıdaki olasılıklara dayanmaktadır:

• P(A): Belirli büyüklükte bir kusurun var olma olasılığı,

• P(D)0│A): Bu kusurun ÖYD tarafından gözden kaçırılma olasılığı ve

• P(F│D0,A): Bir kusurun var olduğu ve NDE tarafından gözden kaçırıldığı göz önüne alındığında, başarısızlıkla sonuçlanma olasılığı.

Bunlar ortak arıza olasılığında birleştirilir: P(F,D0,A) = P(F│D0,A)P(D0│A)P(A)

Hasar toleransı, analiz ve testlerin, kritik bir başlangıç ​​kusur boyutunun altında sıfıra yakın bir arıza olasılığını öne sürdüğü fikrine dayanmaktadır. (ACIFS) Şekil 1'de yeşil (alt) okla gösterilmiştir ve NDE, tespit edilebilirlik eşiğinin üzerinde bir kusuru gözden kaçırma olasılığının sıfıra yakın olmasıyla sonuçlanır. (AÖYD) Şekil 1'de sarı (üst) okla gösterilmektedir. Bu iki alan çakışırsa, o zaman parça hasara dayanıklıdır ve temeldeki kusur varlığı olasılığına bakılmaksızın sıfıra yakın bir arıza olasılığı vardır; yani ihtiyatlı bir şekilde şunu varsayarız: P(a>a)CIFS)Herhangi bir kusur boyutu için =1, sonucu etkilemez. Ancak ÖYD'nin kapsamı genişletilirse Şekil 1'deki sağ ok kaldırılır ve risk, olasılığa orantılı bir değere kadar artacaktır. P(a>a)CIFS).

Tahmin etme P(a>a)CIFS) Belirli bir parça için belirli bir boyutta kusur oluşma sıklığını karakterize etmek için pahalı, yüksek çözünürlüklü yöntemler olmadan, çözüm zor olabilir. Alternatif olarak tahmin etmek de mümkün olabilir. P(bir> AÖYD)tespit edilebilir bir kusurun mevcut olma olasılığı. İlgili bir parçanın herhangi bir ÖYD kapsamı öncesinde hasara dayanıklı olduğunun gösterildiğini (yani NASA-STD-5019A'yı karşıladığını) varsayarsak, (1) geçmiş inceleme verilerinin mevcut olduğu ve (2) AÖYD > ACIFSŞekil 1'deki gerekli örtüşme nedeniyle, tarihsel buluntuların sıklığının %95'lik bir üst güven sınırını tahmin etmek için kullanılabileceği önerildi. P(bir> AÖYD) ve dolayısıyla kapsam belirlemeyle ilişkili riskin bir tahmini.

Risk değerlendirme çerçevesini göstermek için NESC, 3 yıllık bir süre boyunca 33.630 cıvata deliği incelemesini içeren tarihi bir NDE veritabanına erişim kazandı. Toplamda, NDE tarafından altı çatlak benzeri özellik bulundu. Örneklem büyüklüğünden kaynaklanan belirsizliğin hesaba katılması, %95'lik bir güven üst sınırı sağladı. P(bir> AÖYD) = her delik için %0,04. Önerilen yöntemde, CIFS'yi aşan bir kusurun mevcut olması durumunda bunun yapısal başarısızlığa yol açacağı ihtiyatlı bir şekilde varsayılmaktadır. Her ne kadar ihtiyatlı olsa da, bu varsayım, tespit edilen hata boyutunun bulunmaması nedeniyle veritabanının sınırlamalarına bağlı olarak gerekliydi. Bu varsayıma dayanarak, P(bir> AÖYD) = 0,0004, yaklaşık 0,9996'lık bir yapısal güvenilirlik sağlar (3,4 "dokuz" olarak ifade edilir).

Sonuçlar Şekil 2'de grafiksel olarak gösterilmektedir. Bu örnek olayda, veri kümesindeki inceleme sayısını 100.000'e çıkarmak (yani 3 katıyla çarpmak), marjinal olarak dokuz sayısını 3,5'e çıkarmaktadır. Gözlemlenen NDE reddetme oranında, sonsuz örnekler ve sıfır belirsizlikle bile 4 dokuzluk güvenilirliğe ulaşılamaz. Bu vaka çalışmasındaki ret oranlarının ve örneklem büyüklüklerinin, pratikte gözlemlenecek ve mevcut olacak büyüklük düzeyinde olması beklenmektedir. 2 dokuz veya daha azı, NASA İnsanlı Uzay Uçuş Programları için temel riske göre önemli bir artışa eşit olacağından, %0,04'lük bir ÖYD ret oranında minimum 5.000 denetimlik numune boyutuna ihtiyaç vardır.

Bu metodolojiyi destekleyen gerekli varsayımlar vardır. İlk olarak, geçmiş incelemelerden elde edilen tahmini olasılıkların, kapsam dışında gelecekteki olasılıkları tahmin etmesini sağlamak için zamanla değişmeyen süreç kontrolü gereklidir. Veri toplama süresi boyunca tutarlılığın sağlanması, mevcut kontrollerin doğrulanmasının ilk adımıdır ve sürecin zamanla değişmeden kaldığını doğrulamak için sürekli izleme gereklidir. İkincisi, verilerin birden çok parçada toplanması, denetim örnekleminin boyutunu artırabilir ve tahmini ret oranlarındaki belirsizliği azaltabilirken, benzerliğin niteliksel ve niceliksel değerlendirmeleri yoluyla toplama mantığı gerektirir. NESC tarafından geliştirilen metodolojinin, NASA Kırılma Kontrol Kurulu ve sorumlu Teknik Otorite tarafından kapsamlı bir kırık kontrolü değerlendirmesinin bir bileşeni olması amaçlanmaktadır.

Bilgi için Patrick E. Leser ile iletişime geçin. [email protected]

Referans: NASA/TM-20250004074