Es wird ein Überblick gegeben über mathematische Modelle zur Berechnung von Erzeugung und Ausbreitung von Geräuschen und Schwingungen in Eisenbahnschienen. Bis zu einer Schwingungsfrequenz von 500 Hz wird die vereinfachte Annahme gemacht, daß es sich bei dem Schienenfundament um ein Kontimuum handelt, während bei höheren Frequenzen (bis 1500 Hz) diskrete Schwellen betrachtet werden. Erklärung der vier gängigen Kontinuumsmodelle: 1) Modellierung der Schiene als infiniten Euler-Balken. Die vertikale Schienenbiegebewegung (seitliche und Rotationsbewegungen sind vernachlässigt) wird durch die Masse pro Längeneinheit und Biegesteifigkeit ausgedrückt. Modellierung der freien Balkenschwingung mit der Eulerschen Differentialgleichung. 2) Die Schiene liegt auf einem Winkler-Fundament. Auch hier wird die Schiene als infiniter Balken idealisiert, der jedoch nicht frei schwingen kann. Das Fundament besteht aus einer elastischen Schicht (ausgedrückt durch Steifigkeit pro Einheitsläne), es werden nicht nur die Vertikalkräfte wie unter 1), sondern auch die Reaktionskräfte des Fundaments berücksichtigt. 3) Die Schiene ist über eine Momenten-Impedanz mit dem Schienenbett gekoppelt. Diese wird zusätzlich zur üblichen Kraft-Impedanz eingeführt. Es wird angenommen, daß die Schwellen biegesteif mit dem Schienenbett verbunden sind. 4) Timoshenko-Korrektur-Modell. Zur Berücksichtigung von Massenträgheitsmoment und Schubverformung einer Schiene wird in die Timoshenko-Biegewellengleichung ein Korrekturterm eingeführt. Anschließend werden die theoretische Annahmen für diskrete Schwellen behandelt, wobei Reihenentwicklungen durchgeführt werden und die Annahme gemacht wird, daß an jeder Verbindungsstelle eine Punktkraftimpedanz vorherrscht, die einen Beitrag zur Gesamtschwingung liefert. Durchführung von Beispielrechnungen und Diskussion der Resultate anhand von Schaubildern.
Refined calculations or improved understanding of rail vibrations?
Verfeinerte Berechnungsverfahren und ein besseres Verständnis für Eisenbahnschienenschwingungen
Acustica ; 83 , 3 ; 506-515
1997
10 Seiten, 15 Bilder, 13 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Englisch
Vertical rail vibrations: Parametric excitation
Tema Archiv | 1998
|Vertical rail vibrations: Pointforce excitation
Tema Archiv | 1998
|Kraftfahrwesen | 1980
|Free vibrations of plate using two variable refined plate theory
Online Contents | 2006
|Rail vibrations in the high frequency range
Online Contents | 1994
|