TY - GEN A1 - Schnitzer, Thomas A1 - Edel, Karl-Otto T1 - Fracture mechanical analysis and assessment of the extension of rolling contact fatigue cracks in railway rails N2 - Rolling contact fatigue generates cracks on the running surface of high strength railway rails which grow under a small angle into the rail head. These cracks can cause in its last stage the fracturing of the rail. The crack extension behaviour is – as the origin of these cracks too – influenced by the cold working of the rail steel. The crack growth in the first stage is fracture mechanically analyzed by means of two-dimensional modelling. The simulation results are assessed for the use of rail grinding. A criterion for the change of the crack growth direction could not be derived, but the following stages of the crack growth in the transverse direction and the final fracture and the conditions for secondary fractures are considered. Rolling contact fatigue generates cracks on the running surface of high strength railway rails which grow under a small angle into the rail head. These cracks can cause in its last stage the fracturing of the rail. The crack extension behaviour is – as the origin of these cracks too – influenced by the cold working of the rail steel. The crack growth in the first stage is fracture mechanically analyzed by means of two-dimensional modelling. The simulation results are assessed for the use of rail grinding. A criterion for the change of the crack growth direction could not be derived, but the following stages of the crack growth in the transverse direction and the final fracture and the conditions for secondary fractures are considered. KW - Eisenbahnschiene KW - Schadensmechanik Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:522-opus-69 ER - TY - GEN A1 - Boudnitski, Grigori A1 - Edel, Karl-Otto T1 - Oberflächendefekte im Scheibenbereich: Abschlußbericht zum DFG-Projekt N2 - Im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms „Systemdynamik und Langzeitverhalten von Fahrwerk, Gleis und Untergrund“ wurde das Thema „Analyse und Bewertung des Verhaltens rißartiger Oberflächendefekte im Scheibenbereich von Eisenbahnvollrädern mit den Metho-den der probabilistischen Bruchmechanik“ behandelt. Der Abschlußbericht zu dem Projekt, das im Zeitraum von 1995 bis 1997 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wurde, ist an der Fachhochschule in Brandenburg an der Havel im April 1998 fertiggestellt worden. Wiederverwendbare Eisenbahnvollräder von Güterwagen, die aus dem Vollradstahl BV1 her-gestellt wurden, zeigen in einigen Fällen das Vorhandensein von Oberflächenfehlern in Form von Überwalzungen im Bereich der Radscheibe. Analysiert und bewertet wurde im Interesse der Betriebssicherheit das Dauerfestigkeitsverhalten sowie das Rißwachstumsverhalten von Ermüdungsrissen, die von solchen Überwalzungen ausgehen. Um den Einfluß der Streubreite der wesentlichen Parameter der Beanspruchung und der Beanspruchbarkeit auf die Dauerfes-tigkeit und die zyklische Rißausbreitung erfassen und die für die Betriebssicherheit erforderli-chen zulässigen Riß- bzw. Defektgrößen festlegen zu können, sind die bruchmechanischen Analysen als Monte-Carlo-Simulation gestaltet worden. Ziel der Analysen war es, zulässige Defektgrößen für die zerstörungsfreie Bauteilprüfung bei Gewährleistung der Dauerfestigkeit der mit Überwalzungen behafteten Vollräder auf wissenschaftlich fundierter Basis abzuleiten, da praktische Erfahrungen mit derartigen Defekten nicht vorlagen. KW - Eisenbahn ; Fahrwerk ; Werkstoffkunde ; Beschädigung ; Bruchmechanik KW - Oberflächendefekt KW - Eisenbahnräder Y1 - 1998 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:522-opus-193 ER - TY - CHAP A1 - Edel, Karl-Otto A1 - Boudnitski, Grigori ED - Marquis, Gary B. T1 - Fracture mechanical analysis of railway wheels with rolling defects T2 - Fatigue design of components :this volume represents a selection of papers presented at the Second International Symposium on Fatigue Design, FD' 95, held in Helsinki, Finland on 5 - 8 September, 1995 N2 - Reusable solid wheels manufactured of the old steel BV1 (nearly equivalent to the solid or monobloc wheel steel R1 according to the new nomenclature) show in some cases rolling defects on the surface of the wheel disc. The fatigue behaviour of such defects is analysed by means of the linear-elastic fracture mechanics and Monte Carlo simulation and assessed to be able to derive the allowable defect size for the non-destructive testing. This paper was firstly presented at the Second International Symposium on Fatigue Design FD’95, held in Helsinki (Finland) on 5 – 8 September 1995. The complete research report is published under the title „Oberflächendefekte im Scheibenbereich” (Manufacturing surface defects in the disc area of solid wheels). The research work was sponsored by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). T3 - ESIS publication - 22 KW - Eisenbahn ; Fahrwerk ; Beschädigung ; Bruchmechanik KW - Bruchmechanik KW - Eisenbahnräder Y1 - 1997 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:522-opus-204 SN - 0-08-043318-9 PB - Elsevier CY - Amsterdam ; New York ER - TY - GEN A1 - Schnitzer, Thomas A1 - Edel, Karl-Otto A1 - Bohne, Ina T1 - Fahrflächenschäden N2 - In der Fachliteratur wurde mehrfach versucht, die durch Rollkontaktermüdung hervorgerufenen Schienenfehler bruchmechanisch zu analysieren, wobei zufriedenstellende Lösungen offensichtlich nicht gefunden wurden. Die eigenen bruchmechanischen Analysen wurden bei Berücksichtigung der Kaltverformung des Schienenmaterials durchgeführt, wodurch die Materialeigenschaften nicht mehr isotrop, sondern orthotrop und abhängig vom Grad der Kaltverformung sind. Die bruchmechanischen Rißausbreitungsanalysen wurden unter der konservativen Annahme eines geneigten Einzelrisses bei zweidimensionaler Idealisierung durchgeführt. Hinsichtlich der Beanspruchung wurde angenommen, daß die Schiene an der Fahrfläche biege-druck- und kontakt-beansprucht ist. Die bruchmechanischen Analysen wurden als Monte-Carlo-Simulation gestaltet, wobei die bruchmechanischen Rißwachstumseigenschaften in Abhängigkeit der jeweils erreichten Rißtiefe berücksichtigt wurden. Aus dem Streufeld der simulierten Rißausbreitungskurven wurde als repräsentativ diejenige Kurve genommen, der eine Rißwachstumsgeschwindigkeit von 90% zugeschrieben wurden kann. Diese repräsentative Rißwachstumskurve wurde modifiziert, um letztlich eine Kurve zur Bewertung der sich entwickelnden Rollkontaktermüdungsrisse abzuleiten. Die Analysen für die Head Checks und die Squats unterscheiden sich nur durch unterschiedliche Rißneigungswinkel, die für Head Checks im Mittel 16,4°, für Squats im Mittel 10,1° betragen. Um das bruchmechanische Problem der Ausbreitung der Rollkontakt-Ermüdungsrisse umfassend zu betrachten, sind auch Analysen und Bewertungen für Risse vorgenommen worden, die aus der geneigten Richtung in den Querschnitt der Schiene umgeschlagen sind. Der Querriß wird idealisiert mit einer geraden, horizontalen Rißfront, wobei anders als bei den Rollkontakt-Ermüdungsrissen die Temperaturbeanspruchung für das Rißwachstum wesentlich ist. Angesichts des Umstandes, daß Head Checks in großer Zahl hintereinander auftreten, und daß eine dann gebrochene Schiene bei der weiteren Beanspruchung durch die Fahrzeuge weitere Brüche zur Folge hat, ist ebenfalls analysiert worden, wie tief die Risse sein müssen, die zu derartigen Folgebrüchen führen. Die an der Fachhochschule Brandenburg durchgeführten bruchmechanischen Untersuchungen wurden finanziert von der Dr. Hermann und Ellen Klaproth-Stiftung und von der Deutschen Bahn AG betreut. Beiden Institutionen sei an dieser Stelle herzlich gedankt. KW - Eisenbahnschiene ; Beschädigung ; Bruchmechanik Y1 - 2004 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:522-opus-334 ER - TY - GEN A1 - Edel, Karl-Otto T1 - Aus der Rollkontaktermüdung resultierende Lebensdauer von Eisenbahnschienen T2 - Eisenbahnwesen-Seminar / Technische Universität Berlin, Institut für Land- und Seeverkehr (ILS), 12. Juni 2017 N2 - Inhalt 1. Verschleißbedingte Lebensdauer von Eisenbahnschienen 1 2. Die Lebensdauer rißgeschädigter Eisenbahnschienen in Praxis und Theorie 2 3. Head Checks ‒ Squats ‒ Belgrospis 6 4. Erfahrungen zum Ausbreitungsverhalten von Rollkontaktermüdungsrissen 8 5. Zur „hydraulischen Sprengwirkung“ der im Riß eingeschlossenen Flüssigkeit 9 6. Experimentelle Untersuchungen zur koplanaren Rißausbreitung 11 7. Monte-Carlo-Simulation der Rißausbreitung 13 8. Ausprägung der Risse im kaltverformten perlitischen Gefüge 19 9. Härteuntersuchungen an Squats und ihren Rißverzweigungen 24 10. Weg und Richtungsänderung der Ermüdungsrisse 25 11. Zusammenfassung und Schlußfolgerungen 31 12. Literatur 33 Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:522-opus4-18721 ER - TY - CHAP A1 - Edel, Karl-Otto T1 - Aus Schaden wird man klug! Zwei Jahrhunderte Bemühungen um die Sicherheit des Schienenverkehrs T2 - LIF, Leipziger Instandhaltungsforum, 8./9. November 2017 N2 - 6. Resümee Der vorstehend dargelegte Parforce-Ritt durch die Geschichte des Eisenbahnwesens mit spezieller Betrachtung von ausgewählten Schadensfällen und aus ihnen abgeleiteter Schlußfolgerungen zeigt, daß aus Schadensfällen sehr wohl Erkenntnisse abgeleitet werden können, um künftig Schäden zu verhüten. Sowohl der Wissenschaft und ihren Repräsentanten als auch den Verantwortungsträgern im Eisenbahnwesen fällt hierbei naturgemäß eine bedeutsame Rolle zu. Daß Entscheidungen und Vorgaben „aus höherer Warte“ mitunter zu Fehlleistungen führen können, dokumentierte der Wunsch nach der Realisierung der „bewährten Fischbauchform“ für die von Birkinshaw gewalzten Schienen. Daß Vorgaben von höherer Stelle aber auch positive und lange anhaltende Wirkungen haben können, hatte sich 1975 in Kirchmöser gezeigt durch die damals angeregte Befassung des neuen Mitarbeiters mit Rissen und Brüchen im Bereich des Eisenbahnwesens auf der Grundlage der Bruchmechanik. Daß mit der wissenschaftlichen Analyse von Schadensfällen und den daraus zu ziehenden Schlußfolgerungen nicht immer so umgegangen wird, wie es im Interesse der Gesellschaft mit der ethischen Verantwortung der Wissenschaft für Menschenleben und die Verhinderung materieller Schäden angemessen sein sollte, zeigt u.a. die Rezension von Pusch zu dem Buch „Einführung in die bruchmechanische Schadensbeurteilung“ [50]: „Neben einer Vielzahl von Beispielen für die erfolgreiche bruchmechanische Bauteilbewertung unter Einbeziehung von Rissen bzw. rißähnlicher Spannungskonzentrationsstellen sowie der Werkstoffentwicklung und dem beanspruchungsgerechten Werkstoffeinsatz ist hierbei auch die Analyse von Schadensfällen und die Ableitung von Maßnahmen für die Schadensverhütung von ökonomischer und ökologischer Bedeutung. Der letztgenannte Anwendungsbereich, im Schrifttum häufig aus vereinbarter Vertraulichkeit unterrepräsentiert, ist Gegenstand des vorliegenden Titels, wobei der Autor an einer Vielzahl von anschaulich erläuterten Beispielen bruchmechanischer Schadensfallanalysen auf eigene Arbeiten als Forscher und Hochschullehrer verweisen kann.“ Konstatiert werden muß, daß der Umgang mit Schadensfällen und ihrer wissenschaftlichen Aufarbeitung im Ausland - erinnert sei an dieser Stelle an die spektakulären Eisenbahnbetriebsunfälle von Woodlawn bei Marshall (Texas, USA) am 12. November 1983 und bei Hatfield nahe London (Großbritannien) am 17. November 2000 - wesentlich offener, unvoreingenommener und letztlich effektiver ist als in Deutschland. Gutachten werden hierzulande zur Monopolisierung der Wissenschaft genutzt, was - unabhängig, ob institutionell oder individuell veranlaßt, - mit Fug und Recht als eine spezielle Art wissenschaftlichen Fehlverhaltens zu disqualifizieren ist. Nicht auszuschließen ist, daß sich die Wissenschaft durch ihre Repräsentanten auf Irrwege begibt, wie es aus der Vergangenheit bekannt ist, als Otto von Guericke und Gottfried Wilhelm Leibniz aufgefundene Knochen als zu einem Einhorn gehörig interpretierten [51]. Ein ähnlicher Irrtum ist es wohl, wenn bei der Rollkontaktermüdung von Eisenbahnschienen dem in die Risse eingedrungenen Wasser eine hydraulische Sprengwirkung zugeschrieben wird, die für die weitgehend gradlinige Rißausbreitung verantwortlich sein soll bei vollständiger Vernachlässigung der durch die Rollkontaktbeanspruchung geänderten Eigenschaften des Schienenstahls.Können die Darlegungen als Anregung zum Befassen mit der technischen Vergangenheit aufgefaßt werden, so sollte aus der Sicht des dargelegten wissenschaftlichen Betätigungsfeldes, der Bruchmechanik, gezeigt werden, daß mit Hilfe bruchmechanischer Analysen die Ursachen aufgetretener Schäden geklärt werden können, sei es für die Lebensdauer rißgeschädigter Bauteile, für die Gefährlichkeit von Rissen oder welche Maßnahmen dazu geführt hätten, den Bruch zu vermeiden. Kann auf diese Weise die Verantwortlichkeit für aufgetretene Schäden geklärt werden, so ist es doch wichtiger, künftig ähnliche Schäden zu vermeiden! Was aus den vorstehenden Darlegungen aber auch abgeleitet werden kann, ist die Erkenntnis, daß die Entwicklung der technischen Wissenschaften nicht ausschließlich im Selbstlauf erfolgt, sondern mitunter in starkem Maße auch durch Schadensfälle und durch Persönlichkeiten, die sich der Lösung der Problematik annehmen, vorangetrieben wird. Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:522-opus4-19443 PB - Leipziger Instandhaltungsforum CY - Leipzig ER -