Die Entwicklung von Verfahren zur Lebensdauerberechnung von Eisenbahnschienen ist eine Voraussetzung für die Verbesserung von Instandhaltungsstrategien. Das erfordert experimentelle Aussagen zur Schienenschädigung, mit denen die Berechnungsverfahren validiert werden können. Im Rahmen des DEUFRAKO-Verbundprojekts NOVUM werden in zehn Einstufen- und Betriebsfestigkeitsversuchen Untersuchungen zur Ausbreitung von Querrissen im Bauteil Schiene durchgeführt. Es werden die Lebensdauer und die Rissentwicklung einer durch einen außermittigen Kerb vorgeschädigten Schiene des Profils 60 E1 (260) ermittelt. Die gekerbten Schienen zeigen ein zu aus der Literatur bekannten Schienen mit starken Head Checks vergleichbares Verhalten. Der Rissfortschritt der Bauteilversuche wird mit Ergebnissen an SE(B)-Proben verglichen. Die Ableitung der Belastungsfunktion aus realen Schienenbelastungen für die 3-Punkt-Biegung unter Wechsellast und die Versuchsbedingungen werden als Basis für die Validierung von Berechnungsverfahren hinreichend beschrieben. Der im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Prüfstand hat sich für Wechsellasten konstanter und variabler Lastamplitude bewährt. Obwohl Gegenversuche zu den Untersuchungen nicht ausgeführt wurden, ergibt sich aus dem Vergleich der mit starken Head Checks geschädigten Schienen und den gekerbten Schienen, dass der Kerb für die Ermittlung der Lebensdauer und dem sich ausbreitenden Querriss ein gutes Äquivalent für starke Head Checks ist. Die unter der definierten Geometrie und den nachvollziehbaren Lasten ermittelten Lebensdauern ergeben eine Datenbasis, um Lebensdauerberechnungen zu validieren. Das ermittelte Risswachstum ist unter Beachtung des Messfehlers ebenfalls zur Validierung verwendbar. Die Rissmessung kann durch Kalibrierung der COD-Messung verbessert werden. Dazu ist es erforderlich, Versuche in verschiedenen Phasen abzubrechen und die Proben aufzubrechen. Die Vermessung des Risses auf der Bruchfläche und eine Zuordnung zum CGD-Signal sind dann möglich. Ebenso ist die Entwicklung der Rissfront, besser approximierbar durch eine Ellipse mit sich verschiebenden Brennpunkten, beschreibbar.
Schwingfestigkeitsuntersuchungen an Eisenbahnschienen, eilprojekt der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Berlin (BAM) im Rahmen des Verbundprojekts DEUFRAKO-NOVUM Neue Methoden für die quantitative Vorhersage der Leistungsfähigkeit des Eisenbahnfahrelements Schiene bei Zunahme der betrieblichen Beanspruchungen, Abschlussbericht
2007
46 Seiten, 44 Bilder, 9 Tabellen, 42 Quellen
Report
German