Cách tiếp cận thiết kế trình bày trong chương này là có phần tất định trong phương hướng và tính toán khi số liệu nhận được là các giá trị rời rạc. Phương pháp tính toán độ bất định liên quan đến bản thân số liệu cùng với việc chọn một giá trị chấp nhận được cho hệ số an toàn được trình bày ở giải pháp thiết kế cuối cùng. Hiển nhiên đây là một phán đoán chủ quan. Các giải pháp được đưa ra thường bảo đảm sự an toàn của thiết kế bởi nhiều thiết kế là khá thận trọng.
Sức ép cạnh tranh đòi hỏi các thiết kế có hiệu quả cao hơn, giảm bớt hệ số an toàn. Qua giáo trình này, các lời khuyên được đưa ra nhằm đạt được thông số tải trọng, đặc trưng của vật liệu, và các yếu tố môi trường đáng tin cậy hơn, dẫn đến độ tin cậy cao hơn trong kết quả của các tính toán thiết kế và cho phép hệ số an toàn nhỏ hơn như đã thảo luận trong mục 5-7. Một sản phẩm đáng tin cậy và hiệu quả hơn là nhờ sự kiểm nghiệm các mẫu vật liệu thực được sử dụng trong sản phẩm; sử dụng rộng rãi các đo lường tải trọng; đầu tư vào thử nghiệm tính năng chi tiết, phân tích ứng suất thực nghiệm, và phân tích phần tử hữu hạn; áp dụng điều khiển quá trình sản xuất một cách cẩn thận hơn; và kiểm tra tuổi thọ của sản phẩm mẫu trong các điều kiện thực có thể được. Tất cả các biện pháp tiêu biểu này dẫn đến các giá thành tăng thêm đáng kể, và các quyết định khó khăn cần được đưa ra là có hay không thực hiện các biện pháp này.
Với cách tiếp cận đã trình bày, phần lớn sử dụng phương pháp thống kê (còn được gọi là
phương pháp ngẫu nhiên) làm nổi bật nguyên nhân sự biến động không tránh được của số liệu
nhờ xác định các giá trị trung bình của những thông số quan trọng từ một vài bộ dữ liệu, và xác định lượng biến động sử dụng các khái niệm về phân bố và lệch chuẩn. Tham khảo 13 và 14 cung cấp hướng dẫn về những phương pháp này. Mục 2-4 đã thảo luận sơ bộ về cách tiếp cận này để giải thích cho sự biến động của thông số đặc trưng của các vật liệu.
Các ngành công nghiệp như ôtô, hàng không vũ trụ, thiết bị kết cấu, và các máy công cụ dành những nguồn lực đáng kể để đạt được thông số có lợi giúp cho các nhà thiết kế tạo ra những thiết kế hiệu quả hơn.
Một số thuật ngữ và công cụ thống kê
Các phương pháp thống kê phân tích số liệu để đưa ra thông tin hữu ích từ nguồn dữ liệu
Các phương pháp ngẫu nhiên áp dụng các lí thuyết xác suất để mô tả tính biến động trong các số liệu.
Các tập số liệu có thể được phân tích để xác định giá trị trung bình, khoảng biến đổi và độ lệch chuẩn
Có thể đưa ra các kết luận về kiểu phân bố của số liệu, ví dụ như phân bố chuẩn hay lôga chuẩn.
Hình 5-23 Minh họa thống kê sự biến thiên của khả năng hỏng
Sự hồi qui tuyến tính và những phương pháp điều chỉnh đường cong khác có thể được dùng để biểu diễn một tập dữ liệu từ các hàm toán học
Các phân bố của tải trọng và ứng suất tác dụng có thể được so sánh với phân bố về độ bền của vật liệu để xác định mức độ chồng chéo nhau và xác suất các hư hỏng đã biết sẽ xảy ra. Xem hình 5-23.
Đánh giá độ tin cậy của một bộ phận hoặc một sản phẩm hoàn thiện.
Có thể tiến hành tối ưu hóa các dung sai để bảo đảm tính năng làm việc hợp lí của một sản phẩm trong khi vẫn bảo đảm khoảng dung sai đó có tính thực tiễn.