TY - THES

T1 - Simulation der thermischen Belastung blockgebremster Eisenbahnräder

AU - Scheinast, Daniel

N1 - gesperrt bis 10-05-2026

PY - 2021

Y1 - 2021

N2 - Die Klotzbremse ist ein wichtiger Bestandteil des gesamten Bremsmanagements im Güterwagenwesen. Vor allem bei Dauerbremsungen oder beim Ausfall von anderen Bremssystemen werden die Eisenbahnräder durch das Klotzbremsen thermisch und mechanisch in höchstem Maße beansprucht. Diese thermomechanische Beanspruchung führt einerseits zu plastischer Verformung und zum Entstehen von Eigenspannungen, andererseits zu thermomechanischer Ermüdung der Räder. Aufgrund der komplexen Geometrie und des nichtlinearen Materialverhaltens muss die Nachrechnung numerisch erfolgen. Ziel dieser Masterarbeit ist es daher, unter Verwendung der Finite-Elemente-Software Abaqus geeignete Berechnungsmodelle zu entwickeln, welche die Beanspruchung durch die Bremsprozesse sowie durch den Rad-Schiene-Kontakt im hinsichtlich Ermüdung höchstbeanspruchten Bereich der Radfelge realitätsnah wiedergeben, und anschließend eine Bewertung der Ermüdungsfestigkeit durchzuführen. Dabei wird das Verhalten des Radwerkstoffes ER7 mit einem Chaboche-Modell beschrieben, um die zyklische plastische Ver- bzw. Entfestigung zu berücksichtigen. Die durchgeführten Berechnungen lassen eine merkliche Schädigung durch die zyklische plastische Verformung an den Innen- und Außenradien der Radfelge erwarten, während die Beanspruchung der Felge durch den Rad-Schiene-Kontakt sich auch bei erhöhten Temperaturen als gering im Vergleich zur Ermüdungsfestigkeit erweist.

AB - Die Klotzbremse ist ein wichtiger Bestandteil des gesamten Bremsmanagements im Güterwagenwesen. Vor allem bei Dauerbremsungen oder beim Ausfall von anderen Bremssystemen werden die Eisenbahnräder durch das Klotzbremsen thermisch und mechanisch in höchstem Maße beansprucht. Diese thermomechanische Beanspruchung führt einerseits zu plastischer Verformung und zum Entstehen von Eigenspannungen, andererseits zu thermomechanischer Ermüdung der Räder. Aufgrund der komplexen Geometrie und des nichtlinearen Materialverhaltens muss die Nachrechnung numerisch erfolgen. Ziel dieser Masterarbeit ist es daher, unter Verwendung der Finite-Elemente-Software Abaqus geeignete Berechnungsmodelle zu entwickeln, welche die Beanspruchung durch die Bremsprozesse sowie durch den Rad-Schiene-Kontakt im hinsichtlich Ermüdung höchstbeanspruchten Bereich der Radfelge realitätsnah wiedergeben, und anschließend eine Bewertung der Ermüdungsfestigkeit durchzuführen. Dabei wird das Verhalten des Radwerkstoffes ER7 mit einem Chaboche-Modell beschrieben, um die zyklische plastische Ver- bzw. Entfestigung zu berücksichtigen. Die durchgeführten Berechnungen lassen eine merkliche Schädigung durch die zyklische plastische Verformung an den Innen- und Außenradien der Radfelge erwarten, während die Beanspruchung der Felge durch den Rad-Schiene-Kontakt sich auch bei erhöhten Temperaturen als gering im Vergleich zur Ermüdungsfestigkeit erweist.

KW - Klotzbremse

KW - Blockbremse

KW - Eisenbahnrad

KW - Finite-Elemente-Methode

KW - tread brake

KW - block brake

KW - railway wheel

KW - finite element method

M3 - Masterarbeit

ER -