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Fahrflächenschäden

  • 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 RißausbreitungsanalysenIn 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.show moreshow less

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Metadaten
Author:Thomas Schnitzer, Karl-Otto EdelGND, Ina Bohne
URN:urn:nbn:de:kobv:522-opus-334
Document Type:Other
Language:German
Year of Publishing:2004
Date of Publication (online):2007/07/26
Publishing Institution:Technische Hochschule Brandenburg
Release Date:2007/07/26
GND Keyword:Eisenbahnschiene ; Beschädigung ; Bruchmechanik
Institutes:Fachbereich Technik / Fachbereich Technik
Dewey Decimal Classification:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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