Bei bruchmechanischen Untersuchungen der Rollkontaktermüdung wurden einerseits die Beanspruchung eines geneigten Risses bei Rad/Schiene-Kontakt mit Hilfe der FEM bruchmechanisch analysiert. Zum anderen wurden die bruchmechanischen Werkstoffeigenschaften des Schienenmaterials ermittelt sowie deren Veränderung durch die Kaltverfestigung infolge der wiederholt einwirkenden Kontaktbeanspruchung analysiert. Auf der Basis dieser noch nicht abgeschlossenen Untersuchungen soll die Frage geklärt werden, wie schnell diese Risse wachsen, warum sie trotz der Einwirkung von Spannungsintensitätsfaktor K(II) ihre anfängliche Richtung im wesentlichen beibehalten und warum und unter welchen Bedingungen die Risse im späteren Verlauf in die Querschnittsebene der Schiene abknicken. Die Untersuchung der Spannungsintensitätsfaktoren an der Spitze eines gegenüber der Fahrfläche leicht geneigten Risses unter Kontakt- und Biegebeanspruchung zweier Räder zeigte, dass die durch die Kontaktbeanspruchung hervorgerufene Belastung der Risse größer ist als die Belastung, die durch das Biegemoment verursacht wird. Wie die FE-Berechnungen gezeigt haben, tritt an den Spitzen der schräg verlaufenden Risse entweder eine proportionale Mixed-Mode-Beanspruchung oder eine reine Modus-II-Beanspruchung auf. Zur Untersuchung der Auswirkung der Kaltverfestigung des Schienenmaterials auf die bruchmechanischen Werkstoffeigenschaften wurden Schwing-Versuche unter Modus-I-Beanspruchung mit einer Resonanzprüfmaschine durchgeführt. Im Gegensatz zum unverformten Material konnte beim verformten Material eine Richtungsabhängigkeit der bruchmechanischen Werkstoffeigenschaften festgestellt werden. Diese Versuche zeigen, dass die Risse den Verformungslinien (Walztextur) folgen, obwohl die Belastung eigentlich eine andere Risswachstumsrichtung verursachen müsste. Analoge Untersuchungen an Rädern lassen sich demnach bei Berücksichtigung der spezifischen Beanspruchung des Rades, seiner Werkstoffeigenschaften und deren Veränderung durch den Rad-Schiene-Kontakt dazu nutzen, die Ausbreitung von geneigten Rissen im Radkranz von Eisenbahnrädern zu analysieren.
Bruchmechanische Analyse der Rißausbreitung bei Rad/Schiene-Kontakt
2002
3 Seiten
Conference paper
German
Bruchmechanische Analyse der Rissausbreitung bei Rad-Schiene-Kontakt
IuD Bahn | 2003
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Tema Archive | 2000
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