Es wurde ein neues ganzheitliches Auslegungsverfahren präsentiert, welches den fahrzeugdynamischen und strukturmechanischen Entwicklungsprozess insbesondere bei Straßenbahnen deutlich verkürzen sowie hinsichtlich der Ergebnisgüte verbessern kann. Durch die Berücksichtigung von gemessenen Gleislagedaten und detaillierten Strukturelastizitäten bereits in der dynamischen Fahrzeugsimulation (MKS) werden physikalische Vereinfachungen im bisherigen Verfahren vermieden und zugleich bislang sequentiell durchzuführende Mehrköpersimulationen und Analysen am Finite-Elemente-Modell in einer Simulation zusammengefasst. Die Implementierung dieses Verfahrens bis zur Berechnung von Strukturspannungszeitverläufen unter weitestmöglicher Nutzung kommerziell verfügbarer Softwarepakete sowie die Validierung der Simulationsergebnisse anhand von Messungen am realen Fahrzeug sind die Beiträge dieser Arbeit. Hierfür wurde zunächst die nötige Theorie für die Aufbereitung der mit einem Gleislagemesswagen erfassten Daten zum Zwecke des Imports in eine Mehrkörpersimulation zusammengetragen und in einem Matlab-basierten Schnittstellenprogramm umgesetzt. Im Weiteren wurden die theoretischen Grundlagen für die Modellierung elastischer Mehrkörpersysteme zusammengefasst und der praktische Prozessablauf im Hinblick auf die verwende ten Simulationswerkzeuge Simpack und Nastran erläutert. Es schlossen sich Theorie und praktische Umsetzung der Strukturspannungsberechnung aus den Ergebnissen der Mehrkörpersimulation über den Weg der modalen Spannungssynthese an. Diese wurde ebenfalls in einem Matlab-basierten Programm implementiert, wodurch problemlos die Schnittstelle zu einem vorhandenen Bewertungsprogramm geschaffen werden konnte. Zur Validierung des neuen Verfahrens wurden Mehrkörpersimulationen mit einem Modell des Straßenbahntyps Flexity Berlin, dessen erste Sänfte elastisch modelliert war, auf messtechnisch erfassten Strecken durchgeführt. Die Ergebnisse konnten mit Messungen aus dem Prototypfahrzeug verglichen werden. Dabei wurden keine Strukturspannungen, sondern hinsichtlich ihrer Aussagefähigkeit gleichwertige Strukturdehnungen berechnet und erfolgreich mit den Signalen der installierten Dehnungsmessstreifen abgeglichen. Im Übrigen konnte gezeigt werden, dass, ausgehend von einem starren Mehrkörpersimulationsmodell des Fahrzeuges sowie dem FE-Modell der Sänfte, im Hinblick auf die benötigten Rechenzeit ein Arbeitstag für die Ermittlung der Strukturspannungszeitverläufe auf den beiden untersuchten Strecken ausreichend ist.
Durchgängige Simulation von Strukturspannungen in Straßenbahnen unter Berücksichtigung gemessener Gleislage
2012
189 Seiten, Bilder, Tabellen, 89 Quellen
Theses
German
GWLB - Gottfried Wilhelm Leibniz Bibliothek | 2012
|Simulation von Strukturspannungen in Straßenbahnen
IuD Bahn | 2011
|Herstellung der Soll-Gleislage
Online Contents | 2010
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