Bruchkontrollkonzepte auf der Basis von Dauerfestigkeit, kontrolliertem Versagen und Schadenstoleranz werden in Bezug auf ihre Anwendung auf Komponenten der Schieneverkehrtechnik angesprochen. Ausführlicher wird ein Schadenstoleranz-Konzept diskutiert, das am GKSS-Forschungszentrum in Zusammenarbeit mit der DB-Systemtechnik entwickelt wird. Das Konzept greift auf vorhandene Fehlerbewertungsmethoden wie die europäische SINTAP-Prozedur, die R6-Routine von British Energy Ltd., den britischen Standard BS 7910 and die GKSS-Methode EFAM zurück. In Bezug auf die Ermüdungsrissausbreitung ist es vor allem an die gemeinsame NASGRO/ESACRACK-Prozedur von NASA und ESA angelehnt, die in Luft- und Raumfahrt weite Verbreitung gefunden hat. Eine Schadenstoleranz-Analyse umfasst fünf Arbeitsschritte. Der erste ist die Festlegung der Ausgangsrissgröße und -form für die weitere Analyse. Dem folgen die Simulierung des Ermüdungsrisswachstums und die Ermittlung einer kritischen Rissgröße für das Versagen der Komponente. Als vierter Schritt kommt die Ermittlung der Restlebensdauer an die Reihe und als fünfter die Spezifizierung von Anforderungen an die zerstörungsfreie Prüfung. Für die Simulierung des Ermüdungsrisswachstums muss zunächst die Rissspitzenbelastung bekannt sein. Im Rahmen von Bauteilbewertungsprozeduren wie SINTAP werden dazu der Spannungsintensitätsfaktor (K) bzw. die Schwingbreite des Spannungsintensitätsfaktors (AK) bestimmt, diese dann aber einer Plastizitätskorrektur unterzogen. Die Anwendung des vorgeschlagenen Konzepts wird am Beispiel einer Radsatzwelle demonstriert. Das Ergebnis sind quantitative Anforderungen an die zerstörungsfreie Prüfung, welche Fehlergröße für ein gegebenes Inspektionsintervall aufgefunden werden muss. Im Ergebnis der Fallstudie wurden Vorgaben an die zerstörungsfreie Prüfung erarbeitet, welche Rissgröße bei einer Inspektion gefunden werden muss, um potentielles Versagen der Struktur auszuschließen. Das Beispiel diente zur Illustration des Konzeptes und kann quantitativ nicht ohne Modifikation auf reale Wellen übertragen werden.
Entwicklung eines Schadenstoleranzkonzeptes für Komponenten des Rad/Schiene Systems am Beispiel von Radsatzwellen
The development of a damage tolerance concept for railway components and its demonstration for a railway axle
Werkstoffe für die Systemtechnik Bahn: Anforderungen in Gegenwart und Zukunft, DVM-Tag, 2003 ; 99-113
DVM-Bericht ; 670
2003
15 Seiten, 8 Bilder, 20 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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