11. Reliability Physics

Dieses Kapitel vertieft die grundlegenden Prinzipien der mechanischen und elektronischen Versagensphysik und konzentriert sich auf atomare Wechselwirkungen, Defekte in festen Strukturen und Ermüdungsmechanismen. Es beginnt mit der Erklärung der grundlegenden Ursachen des Scheiterns und der Bedeutung physikbasierter Modelle für die Vorhersage und das Verständnis dieser Fehler. Der Text untersucht die atomaren Wechselwirkungen innerhalb von Materialien und beschreibt, wie anziehende und abstoßende Kräfte zwischen Atomen mechanische Eigenschaften wie Zug- und Streckfestigkeit bestimmen. Es wird auch die Rolle von Defekten in Festkörpern diskutiert, einschließlich Punktdefekten und linearen Defekten, und ihre Auswirkungen auf Materialfestigkeit und Zuverlässigkeit. Das Kapitel bietet einen umfassenden Überblick über das Ermüdungsversagen und erklärt die drei Phasen der Rissentstehung, des Risswachstums und des endgültigen Versagens und wie zyklische Belastung zu Materialabbau führt. Darüber hinaus behandelt er die Physik elektronischer Störungen, einschließlich der kinetischen Energie, der Energiebänder und der Fermi-Energie, die für das Verständnis des Verhaltens elektronischer Geräte von entscheidender Bedeutung sind. Das Kapitel schließt mit praktischen Beispielen und mathematischen Modellen wie dem Paris-Erdogan-Ermüdungsmodell, um zu veranschaulichen, wie diese Prinzipien angewendet werden können, um die Zuverlässigkeit technischer Systeme zu verbessern. Durch das Verständnis dieser grundlegenden Prinzipien können Fachleute fundierte Entscheidungen treffen, um die Zuverlässigkeit und Leistung mechanischer und elektronischer Systeme zu verbessern.