Spannungsintensitätsfaktoren für Risse in Schienen

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Spannungsintensitätsfaktoren für Risse in Schienen

Budnitzki, Grigori / Edel, Karl-Otto

Eisenbahnschienen können unter Betriebsbedingungen brechen. Mit Hilfe der Bruchmechanik lassen sich das Risswachstums- und Bruchverhalten der Schienen untersuchen. Um dieses Verhalten z. B. im Hinblick auf die zerstörungsfreie Prüfung der Schienen im Gleis analysieren zu können, müssen die folgenden Einzelheiten bekannt sein: Betriebs- und Bruchbedingungen (Schienentyp, Radkräfte, Biegemomente, Temperaturen, Normalkräfte und Eigenspannungen), die bruchmechanischen Eigenschaften des Schienenstahls unter Betriebsbedingungen, die Form der Risse und die entsprechenden Spannungsintensitätsfaktoren. Für Schienen des Typs R65 sind die Spannungsintensitätsfaktoren für Querrisse, die von der Fahrfläche ausgehen, mit dem FEM-Programm ANSYS berechnet worden für die radkraftbedingte Biegung, für Temperatur-Normalkräfte sowie für die Längseigenspannungen. Dir durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass die Auswirkungen der Längseigenspannungen für bruchmechanische Analysen erfasst werden können, sofern die komplexen Eigenspannungen ermittelt worden sind. Bei tiefer gehenden Analysen der kritischen Rissgröße und des Risswachstums dürfen weder der Eigenspannungszustand noch der Verschleißzustand außer Acht gelassen werden.