Beim Überrollen einer Weiche erfährt das Rad eine plötzliche Änderung in der Neigung der Rollebene, die sich aus dem Design der Weichenkomponente (Herzstück) und aus der Konizität des Rades ergibt. Infolgedessen kommt es während dieses Überleitungsprozesses zu einem Stoß. Für die Untersuchung von Verschleiß, Rißinitiierung und -wachstum im Herzstück ist die Kenntnis der genauen Kontaktpositionen und Kontaktkräfte im Rollkontakt von großer Bedeutung. Zu deren Ermittlung wird ein komplett dreidimensionales, dynamisches Modell des Überrollvorganges eines Rades über ein Herzstück entwickelt. Bei dem elastisch-plastischen Material für das Herzstück handelt es sich um den Hartmanganstahl Mn13 mit einem Elastizitätsmodul von 190 GPa und einer Ausgangsfließspannung von 360 MPa. Das Rad ist ausschließlich elastisch mit einem E-Modul von 210 GPa modelliert. Es werden Fallstudien für verschiedene Rollgeschwindiglkeiten des Rades und verschiedene Neigungswinkel der Rollebenen durchgeführt und gegenübergestellt. Am Herzstück treten Belastungen in vertikaler Richtung auf, die Werte bis zum 3,8-fachen der statischen Radlast erreichen. Außerdem wird eine Schwingung hervorgerufen, die zu mehreren nachfolgenden Aufprallen mit abnehmender Amplitude führt. Für weitere Untersuchungen zur Plastifizierung und Verfestigung sowie zur genaueren Bestimmung von Lage und Größe der Maximalwerte sind zyklische Berechnungen und ein quasistatisches Modell mit feinerem Netz notwendig.
Finite Elemente Analyse des Überrollens eines Herzstücks
Finite elements analysis of a wheel passing a crossing
ZEVrail Glasers Annalen ; 129 , 11/12 ; 461-467
2005
7 Seiten, 10 Bilder, 2 Tabellen, 6 Quellen
Article (Journal)
German
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