Die zuverlässige Absicherung der Betriebsfestigkeit von Elastomerbauteilen gewinnt in der Bahnindustrie zunehmend an Bedeutung. Dieses gilt insbesondere für Neuentwicklungen sicherheitsrelevanter Drehgestellkomponenten. Die kontinuierliche Weiterentwicklung rechnerischer Prognosemethoden bildet die notwendige Voraussetzung dafür, daß eine Reduktion der Prüfzeiten und Prüfkosten für experimentelle Bauteilversuche mit einer Verbesserung der Aussagegüte von Lebensdauernachweisen einhergehen kann. Der vorliegende Beitrag stellt eine standardisierte Schädigungsrechnung vor, deren FEM-gestützter (Finite Elemente Methode) Algorithmus die simultane Auswertung multiaxialer Fahrsignale erlaubt. Als relevanter Schädigungsparameter für die Materialermüdung wird die in der Oberfläche des Elastomerkörpers auftretende Membranzugdehnung betrachtet. Die Beanspruchbarkeit des Elastomermaterials wird durch korrespondierende Dehnungs-Wöhlerlinien oder durch zweiparametrige Haigh-Diagramme beschrieben, die neben der vorrangig schädigungsrelevanten Dehnungsamplitude auch die Mitteldehnung erfassen. Eine Interpolationsroutine überführt die kontinuierlichen Zeitverläufe der multiaxialen Bauteilkräfte beziehungsweise Bauteilverformungen für alle Oberflächenknoten des FEM-Modells in diskrete Dehnungssignale. Mittels einparametriger oder zweiparametriger Zählverfahren erfolgt anschließend die Klassierung der Knotenbeanspruchungen. Der Vergleich zwischen Beanspruchung und Beanspruchbarkeit wird auf Basis einer linearen Schadensakkumulation durchgeführt. Die sich aus dem vorliegenden Fahrsignal ergebenden Schädigungssummen werden für jeden Oberflächenknoten errechnet und graphisch veranschaulicht. Am konkreten Beispiel eines Bauteils aus der Primärfederstufe eines Regionaltriebzugs wird die Methode samt ihrer Vorteile näher vorgestellt sowie existierende Grenzen aufgezeigt.
Lebensdauerprognose für Elastomerbauteile
Life prediction for rubber springs
ZEVrail Glasers Annalen ; 127 , 3/4 ; 140-148
2003
2 Seiten, 12 Bilder, 6 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
Lebensdauerprognose für Elastomerbauteile
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