Dauerfestigkeitsabschätzung der Schienenoberfläche unter rollender und gleitender Belastung

Diplomarbeit aus dem Jahr 2003 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Luft- und Raumfahrttechnik Note: 13 Technische Universität Berlin (Institut für Luft- und Raumfahrttechnik) Sprache: Deutsch Abstract: In der Schienenoberfläche treten bei jeder Überrollung beachtliche Spannungen auf die zwar die Fließgrenze des Materials noch nicht erreichen aber möglicherweise ein Dauerfestigkeitsproblem darstellen da die Lastspielzahlen sehr hoch sind. Ein Problem der Dauerfestigkeitsabschätziung ist jedoch dass es sich bei der Schienenoberfläche nicht um ein Bauteil handelt das durch Kräfte belastet wird sondern um ein Kontinuum in welchem ein mehrachsiger periodisch wechselnder Spannungszustand herrscht. Um ein Belastungskollektiv zu erstellen wird die Überrollanzahl einer deutschen Schnellfahrtstrecke abgeschätzt. Die Berechnung der Spannungen in der Schienenoberfläche wird zunächst als zweidimensionale Rechnung nach der Methode von McEwan durchgeführt. Als zweite Herangehensweise wird eine dreidimensionale Spannungsberechnung mit dem Programm CONTACT ausgeführt. Die Ergebnisse der beiden Methoden werden verglichen und für beide Resultate wird eine Dauerfestigkeitsabschätzung ausgeführt. Das Ergebnis der Analyse ist dass die Schiene an der Oberfläche dauerfest ist. Das Ergebnis für die Dauerfestigkeitsabschätzung im Inneren der Schiene kann nicht so eindeutig formuliert werden da hier die Teilergebnisse der beiden durchgeführten Rechnungen nicht übereinstimmen. Es muss unterschieden werden zwischen der zweidimensionalen Rechnung nach McEwan welche als Ergebnis liefert dass das Material auch im Inneren dauerfest ist und der dreidimensionalen Berechnung mit dem CONTACT-Programm das ein negatives Ergebnis für das Schieneninnere liefert. Weiterhin muss unterschieden werden welche Dauerfestigkeitsgrenze angenommen wird. Nach Goodman ist das Material dauerfest setzt man hingegen die PfdW als Grenze fest ist das Schieneninnere nicht dauerfest. Die Ergebni