Entwickelt wurde das Modell eines Reisezugwagen mit zwei zweiachsigen Drehgestellen, der auf einem geraden Gleis fährt. Während der Wagenkasten und die Drehgestellrahmen als starre Körper betrachtet werden, werden die Radsätze als elastische Körper modelliert; hierfür wird mit der Finite-Elemente-Methode vorab die Strukturdynamik des Radsatzes analysiert. Die dadurch berechneten Schwingungsmoden werden in einer Modalsynthese zur Beschreibung der Deformationsbewegungen verwendet. Das Fahrwegmodell besteht aus zwei elastischen Schienen, die über viskoelastische Zwischenlagen auf starren Schwellen abgestützt werden. Die Schiene wird als vollelastischer Körper modelliert. Der Untergrund wird durch Feder-Dämpfer-Elemente unter den Schwellen nachgebildet. Auch hier werden durch ein Finite-Elemente-Modell vorab Eigenschwingungsformen der Schiene bestimmt, deren Überlagerung die gesamte Verformung der Schiene beschreibt. Die Kopplung der beiden Subsysteme 'Fahrzeug' und 'Fahrweg' erfolgt durch Rad-Schiene-Koppelelemente, welche die nichtlineare Profilgeometrie von Rad und Schiene sowie die nichtlinearen Kräfte im Kontakt beschreiben. Um den Einfluss der Elastizitäten auf das Laufverhalten zu untersuchen, werden die Rechnungen für unterschiedliche Modellierungen durchgeführt. Die Radsätze werden als starre oder elastische Körper betrachtet. Das Gleis kann durch einfache starre Schienen, die über Federn und Dämpfer mit dem festen Untergrund verbunden sind, oder durch das detaillierte Gleismodell mit elastischen Schienen beschrieben werden. Damit sind insgesamt vier Kombinationen möglich. Der Vergleich mit der üblichen Modellierung der Radsätze und des Fahrwegs als Starrkörper zeigt einen deutlichen Rückgang der kritischen Geschwindigkeit. Das entwickelte Modell ist darüber hinaus eine wichtige Basis für die Untersuchung höherfrequenter Phänomene wie Radpolygone und Schienenriffeln, da hierfür eine Modellierung als Starrkörpersystem nicht mehr ausreichend ist. Die Berücksichtigung der Strukturdynamik von Radsätzen und Schienen ermöglicht weiterhin die Untersuchung akustischer Phänomene.
Modellierung und Simulation des Laufverhaltens unter Berücksichtigung der Strukturdynamik von Radsätzen und Schienen
2005
3 Seiten, 5 Bilder
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Modellierung und Simulation des Laufverhaltens von elastischen Radsätzen auf elastischen Schienen
Online Contents | 2005
|Verbesserung des Laufverhaltens von Leistungsgetrieben
Kraftfahrwesen | 1984
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