Crossings – Deformation, Damage and Optimization

Titel in Übersetzung: Herzstücke von Weichen - Verformung, Schädigung und Optimierung

Julian Wiedorn

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

In dieser Arbeit wird ein explizites Finite-Elemente-Modell für den Aufprall eines Rades auf ein Herzstück einer Eisenbahnweiche vorgestellt. Jene Parameter, die das dynamische Verhalten (Kontaktkräfte und -drücke) des Aufpralls des Rades auf die Herzspitze beschreiben, werden bestimmt und für ein vereinfachtes Simulationsmodell adaptiert. Dies umfasst (a) geometrische Parameter, die durch die Geometrie der Weiche und des Rades beschrieben werden, wie Aufprallwinkel (Bewegung des Rades auf der Flügelschiene und des Herzstückes) und Kopfradien des Herzstückes, aber auch (b) dynamische Parameter, wie beispielsweise die Geschwindigkeit des Zuges. Zunächst wird der Einfluss dieser Parameter in einer parametrischen Studie dargestellt. Das vereinfachte Modell und seine Ergebnisse können dabei als Grundlage dienen, die dynamischen Kräfte und Spannungen zur Bewertung und Optimierung der Geometrie zu berechnen. Unter Berücksichtigung plastischen Materialverhaltens wird die Verformung von drei Herzstückmaterialien (Manganstahl, Chrom-Bainitstahl und Werkzeugstahl) berechnet. Durch Anwenden eines Schadensparameters werden dann die verformten Herzstücke verglichen und der Einfluss verschiedener Achslasten, Geschwindigkeiten und Radtypen bewertet. Darüber hinaus wird der positive Effekt der Änderung der Geometrie höherfester Weichenherzen diskutiert. Um die starke Verformung von Manganweichen zu untersuchen, werden explosionsgehärtete Manganweichen anhand gemessener Geometrien und Härtemessungen im Detail modelliert und dargestellt. Zusätzlich wird die Fähigkeit von Manganweichen, auf ungünstige Belastungssituationen zu reagieren, untersucht.
Titel in ÜbersetzungHerzstücke von Weichen - Verformung, Schädigung und Optimierung
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Pippan, Reinhard, Beurteiler B (intern)
  • Antretter, Thomas, Beurteiler A (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2020

Bibliographische Notiz

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Schlagwörter

  • herzstück
  • eisenbahn
  • weiche
  • kontaktmechanik
  • schädigung
  • verformung
  • optimierung
  • numerik
  • numerische methoden
  • finite elemente
  • finite elemente methode
  • zyklische belastung
  • plastizität
  • plastische verformung
  • zyklische verformung

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