Festlegung von Inspektionsstrategien für Radsatzwellen mittels bruchmechanischer Methoden

Risswachstum in Radsatzwellen kann zu fatalen Unfällen führen. Um solche Schadensfälle zu verhindern, sind regelmäßige Inspektionen mit zerstörungsfreien Prüfverfahren durchzuführen, damit ein potentieller Riss entdeckt wird, bevor er eine kritische Größe erreicht. Durch eine bruchmechanische Betrachtung in Form von Restlebensdauerberechnungen ist eine theoretisch abgesicherte Definition entsprechender Intervalle möglich. Für dickwandige Wellenstrukturen befindet sich dies allerdings noch im Forschungsstadium. Im Rahmen des Projektes wird deshalb ein Prüfstand realisiert, mit welchem Untersuchungen an Rundproben unter konstanter und variabler Umlaufbiegung durchgeführt werden. Neben dem Einfluss der reinen Biegebelastung wird hier auch der Einfluss der Pressspannungen durch zusätzliche Radsatzelemente wie z. B. die Räder und die Bremsscheiben analysiert. Da in der Realität insbesondere bei Brems- und Beschleunigungsvorgängen sowie bei Kurvenfahrten von Zügen eine zusätzliche Torsion vorliegt, werden im Forschungsprojekt weiterhin Untersuchungen mit entsprechenden Biege-Torsions-Beanspruchungen durchgeführt. Hierfür wird ein zweiter Prüfstand entwickelt, mit welchem das Risswachstum unter reiner Biegung und Torsion sowie unter phasengleicher und phasenverschobener Überlagerung beider Belastungsarten untersucht wird. Zudem erfolgen flankierende numerische Untersuchungen zur Erklärung der experimentell aufgezeigten Phänomene. Das Ziel des Projektes besteht in der Entwicklung einer, auf den experimentellen, numerischen und analytischen Untersuchungen aufbauenden, bruchmechanische Berechnungsmethodik zur Ermittlung von statistisch abgesicherten Inspektionszeiträumen und –intervallen sowie zur Formulierung von Inspektionsstrategien und Dimensionierung von neuen Radsatzwellen.

Bearbeiter:  M. Sc. Robert Hannemann; M. Sc. Paul Köster

Zeitraum:  05/2014 - 07/2017

Biege- Torsionsprüfstand
Umlaufbiegeprüfstand

gefördert durch:

Karl Vossloh Stiftung