TY - THES

T1 - 2D-Modellierung von thermomechanischen Ermüdungsvorgängen in Hochleistungsbremsscheiben für Bahnsysteme

AU - Schemmel, Manuel

N1 - gesperrt bis 24-09-2017

PY - 2012

Y1 - 2012

N2 - Bremsscheiben stellen einen wichtigen Teil des gesamten Bremsmanagements im Eisenbahnwesen dar. Bei Notbremsungen oder dem Ausfall von anderen Bremssystemen werden die Bremsscheiben thermisch und mechanisch in höchstem Maße belastet, da diese den Hauptteil der kinetischen Energie in Wärme umwandeln müssen. Diese thermomechanischen Belastungen bewirken eine Ausbildung von Eigenspannungen und bleibenden Deformationen. Um einen sicheren Fahrbetrieb zu gewährleisten dürfen diese Effekte bestimmte Toleranzen nicht überschreiten und müssen daher experimentell und numerisch überprüft werden. Aufgrund des hohen Rechenaufwandes im Dreidimensionalen ist es kaum möglich, den Bremsprozess in einem 3D-Modell mit einer bewegten Wärmequelle zu untersuchen. Ziel dieser Diplomarbeit ist es daher, ein 2D-Modell zu einem bestehenden 3D-Modell einer Bremsscheibe zu entwickeln und mit diesem ein ausgewähltes Bremsszenario abzubilden. Es werden zwei Bremsscheibenmaterialien, unterschiedliche Modellierungsstrategien und die unterschiedlichen Modelle selbst untereinander verglichen. Es zeigt sich eine gute Übereinstimmung zwischen den Modellen, was das 2D-Modell befähigt, für zukünftige Anwendungen, wie der Implementierung von Oberflächenrauigkeiten oder der Untersuchung von bruchmechanischen Vorgängen, eingesetzt zu werden.

AB - Bremsscheiben stellen einen wichtigen Teil des gesamten Bremsmanagements im Eisenbahnwesen dar. Bei Notbremsungen oder dem Ausfall von anderen Bremssystemen werden die Bremsscheiben thermisch und mechanisch in höchstem Maße belastet, da diese den Hauptteil der kinetischen Energie in Wärme umwandeln müssen. Diese thermomechanischen Belastungen bewirken eine Ausbildung von Eigenspannungen und bleibenden Deformationen. Um einen sicheren Fahrbetrieb zu gewährleisten dürfen diese Effekte bestimmte Toleranzen nicht überschreiten und müssen daher experimentell und numerisch überprüft werden. Aufgrund des hohen Rechenaufwandes im Dreidimensionalen ist es kaum möglich, den Bremsprozess in einem 3D-Modell mit einer bewegten Wärmequelle zu untersuchen. Ziel dieser Diplomarbeit ist es daher, ein 2D-Modell zu einem bestehenden 3D-Modell einer Bremsscheibe zu entwickeln und mit diesem ein ausgewähltes Bremsszenario abzubilden. Es werden zwei Bremsscheibenmaterialien, unterschiedliche Modellierungsstrategien und die unterschiedlichen Modelle selbst untereinander verglichen. Es zeigt sich eine gute Übereinstimmung zwischen den Modellen, was das 2D-Modell befähigt, für zukünftige Anwendungen, wie der Implementierung von Oberflächenrauigkeiten oder der Untersuchung von bruchmechanischen Vorgängen, eingesetzt zu werden.

KW - brake disc

KW - thermo-mechanical fatigue

KW - residual stresses

KW - simulation

KW - Bremsscheibe

KW - thermomechanische Ermüdung

KW - Eigenspannungen

KW - Simulation

M3 - Diplomarbeit

ER -