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Física del fallo (PoF)

1980
Ingenieros analizando componentes microelectrónicos para fatiga térmica y electromigración.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

La Física de Fallas (PoF) es un enfoque de ingeniería de confiabilidad que utiliza conocimientos de la ciencia y la física de los materiales para comprender y modelar los mecanismos causantes de las fallas. En lugar de basarse únicamente en datos estadísticos de fallas pasadas, se centra en predecir fallas mediante el análisis de los procesos físicos (p. ej., fatiga, corrosión, fluencia) que conducen a la degradación y la avería.

El enfoque de la física de fallos representa un cambio con respecto a los métodos empíricos y estadísticos (como basarse en el MTBF de los manuales) hacia una metodología determinista y con mayor fundamento científico. La idea central es prevenir fallos en la fase de diseño, comprendiendo cómo las tensiones de fabricación, transporte y operación interactúan con los materiales y la geometría de un componente para iniciar y propagar los mecanismos de fallo.

Las actividades clave en un análisis de probabilidad de fallo incluyen: identificar posibles mecanismos y puntos de fallo, crear un perfil de carga (tensiones térmicas, mecánicas, eléctricas y químicas) y utilizar modelos matemáticos para predecir el tiempo hasta el fallo. Por ejemplo, los modelos de Coffin-Manson pueden utilizarse para predecir la vida útil a fatiga de bajo ciclo bajo ciclos térmicos, mientras que los modelos de Arrhenius pueden predecir la aceleración de los procesos de degradación química con la temperatura.

Este enfoque resulta especialmente valioso para nuevas tecnologías o aplicaciones donde no se dispone de datos históricos de fallos. Al centrarse en los fundamentos científicos, los ingenieros pueden diseñar productos fiables, seleccionar los materiales adecuados y definir protocolos de prueba realistas que se centren en mecanismos de fallo específicos, lo que da como resultado productos más robustos y duraderos sin necesidad de realizar extensas pruebas de ensayo y error.

UNESCO Nomenclature: 2210
– Física

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Sustancial

Uso

Nicho/Especialización

Precursores

  • ciencia de los materiales y física del estado sólido
  • Mecánica de fractura desarrollada por AA Griffith
  • Mecánica de medios continuos y análisis de tensiones y deformaciones
  • modelos para la cinética de reacciones químicas (por ejemplo, la ecuación de Arrhenius)
  • finite element analysis (fea) software

Aplicaciones

  • Diseño de microelectrónica fiable mediante la modelización de la electromigración y la fatiga térmica en las uniones de soldadura.
  • Predicción de la vida útil de las palas de turbina en motores a reacción basada en modelos de fluencia y fatiga.
  • evaluar la durabilidad de estructuras como puentes frente a la corrosión y la degradación de los materiales.
  • desarrollar pruebas de vida acelerada más precisas para nuevos materiales y tecnologías.

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: física de fallas, POF, análisis de causa raíz, mecanismo de falla, ciencia de los materiales, física de confiabilidad, degradación, pruebas aceleradas.

Contexto histórico

Física del fallo (PoF)

1970
1970
1974-11-15
1980
1980
1980
1984
1968
1970
1970
1975
1980
1980
1980
1984

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

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