Abstract
Der zyklische Kontakt zwischen Rad und Schiene ist ein kritischer Faktor für die Wartung und Lebensdauer von Eisenbahnkomponenten. Ein Hauptproblem ist das Ratcheting, eine zyklische plastische Verformung, die bei wechselnden Belastungen auftritt. Darüber hinaus wirken sich Veränderungen der Rad- und Schienengeometrie, die die Kontaktfläche beeinflussen, auf die Leistung und Haltbarkeit aus und tragen zu möglichen Schienenausfällen bei. Um diese Zusammenhänge umfassend zu untersuchen, entwickelte Meyer ein zyklisches Finite Element-Modell-Plugin. Ziel dieser Arbeit ist es, die Funktionalität des bestehenden Plugins zu erweitern, um eine detailliertere Beschreibung des plastischen Verhaltens von Materialien bei zyklischen Rollkontaktphänomenen zu ermöglichen. Konkret wird mit Hilfe dieses erweiterten Plugins untersucht, ob bei Werkstoffen, die mehreren Überrollzyklen und verschiedenen Ausgangsbedingungen ausgesetzt sind, ein Ratcheting oder ein plastischer Shakedown auftritt. Um schnellere Berechnungen zu ermöglichen, wird die Rad-Schiene-Geometrie auf zylindrische Formen vereinfacht, um eine elliptische Kontaktfläche auf der Grundlage der Hertz¿schen Theorie zu erzeugen. Eine wesentliche Optimierung des erweiterten Plugins besteht darin, dass nur eine bestimmte Auswahl von Überrollzyklen ausgewertet wird, wodurch die Simulationszeit reduziert wird. Darüber hinaus wird die Modellstruktur der Schiene im Vergleich zum Standard-Plugin vereinfacht, indem die Notwendigkeit des Einfügens von Skizzen entfällt, was eine weitere Optimierung und eine einfachere Erstellung einer Parameterstudie ermöglicht. So wurde ein erweitertes Plugin mit automatischer Erstellung eines Rad-Schiene-Modells entwickelt, das eine automatisierte Auswertung von Kontaktparametern sowie von Spannungen und Dehnungen in der Schiene ermöglicht. Mit dem optimierten und erweiterten Plugin wird eine Parameterstudie mit verschiedenen Varianten durchgeführt und sorgfältig ausgewertet. Die Ergebnisse dieser Parameterstudie werden in einer umfassenden Tabelle zusammengefasst, die als grundlegende Referenz für zukünftige Simulationen mit komplexen Geometrien und zahlreichen realen Einflüssen in Bezug auf Kontaktphänomene dient.
Titel in Übersetzung | Parametrisierung eines numerischen Modells für Rollkontaktberechnungen |
---|---|
Originalsprache | Englisch |
Qualifikation | Dipl.-Ing. |
Gradverleihende Hochschule |
|
Betreuer/-in / Berater/-in |
|
Datum der Bewilligung | 28 Juni 2024 |
Publikationsstatus | Veröffentlicht - 2024 |
Bibliographische Notiz
nicht gesperrtSchlagwörter
- FEM Simulation
- Zyklischer Rad-Schiene Rollkontakt
- Ratcheting
- Elastisches-Plastisches Material
- Ermüdung durch Rollkontakt