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- 2013 (3) (entfernen)
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- Safe life design (3) (entfernen)
The safety assessment of railway axles is based on a two-stage approach: fatigue strength design and regular inspections which, in terms of a general safety philosophy refer to safe-life and damage tolerance concepts. Starting with a recent failure case, a broken axle of a German high speed train, a discussion is presented on issues of both safety levels. These include ideas for finite life design, the treatment of in-service effects on the fatigue strength due to flying ballast damage and corrosion pits, the effect of corrosion on fatigue crack initiation and propagation, potential effects of non-metallic inclusions in steels, the way to detect them by quality control measures and reliability aspects of non-destructive testing with respect to the detection of fatigue cracks. Proposals are made how the safety level could be further improved.
The paper gives an overview on safe life and damage tolerance methods applied to railway axles. It describes failure scenarios due to fatigue crack initiation and propagation. Besides common aspects of design, specific features such as corrosion and impact damage from flying ballast are discussed which may reduce the fatigue strength of axles during service. Potential effects of non-metallic inclusions from the steel manufacturing process are addressed in the context of the very high number of loading cycles railway axles are designed for. With respect to damage tolerance general lines of fracture mechanics residual lifetime analyses are introduced. More specific discussion is provided on aspects such as the threshold value of fatigue crack propagation and reliability aspects of non-destructive inspection.
Die Sicherheit von Radsatzwellen beruht gegenwärtig auf zwei Säulen: der Schwingfestigkeitsauslegung und periodischen Inspektionen. Ausgehend von einem Schadensfall, der gebrochenen ICE 3-Welle von Köln, 2008, sollen ausgewählte Aspekte beider Säulen diskutiert und Vorschläge zur weiteren Verbesserung gemacht werden. Diese betreffen u.a. Fragen einer Betriebszeitbegrenzung, Veränderungen der Schwingfestigkeit während des Betriebs infolge von Korrosion und Steinschlag, den Einfluss von Korrosion auf Schwingrissinitiierung und -fortschritt, den potentiellen Einfluss nichtmetallischer Einschlüsse auf die Schwingfestigkeit, die Möglichkeiten sie im Rahmen der Qualitätssicherung zu detektieren sowie Fragen der Bruchmechanik und der Zuverlässigkeit zerstörungsfreier Schwingriss-Prüfverfahren im Rahmen eines Konzepts regelmäßiger Inspektionen.