Investigation of plastic deformation in wheel-rail contact in differently heat-treated rail materials

Titel in Übersetzung: Untersuchung der plastischen Verformung im Rad-Schiene-Kontakt bei unterschiedlich wärmebehandelten Schienenwerkstoffen

Dragoslav Samardzic

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Schienenstähle entwickeln charakteristische Härteprofile an der Oberfläche in Abhängigkeit von deren Wärmebehandlung. Die plastische Verformung aufgrund Kontaktbelastung korreliert stark mit diesen Werkstoffeigenschaften und führt zur Rissbildung an der Schienenoberfläche. Die Fertigung und Optimierung von Schienenwerkstoffen erfordert die Quantifizierung dieser Verformungen an der Oberfläche sowie direkt unter der Kontaktfläche. Ein Ansatz zur Bewertung solcher Rad-Schiene-Kontakte ist die Methode der finiten Elemente. Die größte Herausforderung hierbei ist der Multiskalenansatz mit der Anforderung an sehr feine finite Elemente um das Mikro- sowie Makro-Verhalten in der Kontaktumgebung genau abzubilden. Zu diesem Zweck wird in dieser Arbeit ein FE-Modell entwickelt um die plastische Verformung in Laborversuchen zu simulieren und dabei den Einfluss der Oberflächenrauheit der Prüfkörper zu berücksichtigen. Im Detail wird eine Methode entwickelt, um die plastische Verformung mit der Kontaktbelastung in den oberflächennahen Elementen zu korrelieren und diese Verformung zu extrapolieren, um den Verformungsgradienten im äußersten Element zu erhalten, der durch die Rauheit der Oberfläche beeinflusst wird. Dieser Verformungsgradient wird mit Messdaten aus Laborversuchen für unterschiedlich wärmebehandelte Schienenstähle kalibriert. Die entwickelte Methode ist anwendbar für schlupfbehaftete Überrollsimulationen unter der Verwendung der kommerziellen FE-Software ABAQUS.
Titel in ÜbersetzungUntersuchung der plastischen Verformung im Rad-Schiene-Kontakt bei unterschiedlich wärmebehandelten Schienenwerkstoffen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Antretter, Thomas, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung30 Juni 2023
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2023

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 13-04-2025

Schlagwörter

  • FE-Modellierung
  • plastische Verformung
  • Schienenwerkstoffe
  • Rad-schiene-Kontakt
  • Oberflächenrauheit
  • Verschleiß

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