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 Übersetzung | Untersuchung der plastischen Verformung im Rad-Schiene-Kontakt bei unterschiedlich wärmebehandelten Schienenwerkstoffen |
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Originalsprache | Englisch |
Qualifikation | Dipl.-Ing. |
Gradverleihende Hochschule |
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Betreuer/-in / Berater/-in |
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Datum der Bewilligung | 30 Juni 2023 |
DOIs | |
Publikationsstatus | Veröffentlicht - 2023 |
Bibliographische Notiz
gesperrt bis 13-04-2025Schlagwörter
- FE-Modellierung
- plastische Verformung
- Schienenwerkstoffe
- Rad-schiene-Kontakt
- Oberflächenrauheit
- Verschleiß