| Abstract: |
Beim Nachweis der Ermüdungsfestigkeit von geschweissten Aluminium-Wagenkästen wird zunehmend die DVS 1608 Richtlinie im Schienenfahrzeugbau eingesetzt. Die strukturellen Anforderungen für die Ermüdungsbelastungen sind von der DIN EN 12663-1 abgeleitet. Für den Nachweis der Ermüdungsfestigkeit nach EN 12663-1 ist ein rein rechnerischer Nachweis basierend auf Finite Elemente Berechnungen möglich. Da dann die numerisch ermittelten Spannungen bereits Strukturspannungen entsprechen, sind spezielle Auswertemethoden erforderlich, da in den Festigkeitsnormen meistens von Nennspannungszuständen ausgegangen wird. In der Richtlinie DVS 1608 sind deshalb die entsprechenden Vorgehensweisen zur Auswertung von numerisch ermittelten Spannungszuständen sowohl für das Nennspannungskonzept als auch für das Kerbspannungskonzept definiert. Beim Vorliegen von mehrachsigen Spannungszuständen werden die Auslastungsgrade (Verhältnis von aktueller Spannung zu zulässiger Spannung) sowohl für jede Einzelrichtung als auch ein überlagerter Auslastungsgrad (Vergleichsauslastung) bestimmt. Um auch lokale Spannungsgradienten zu erfassen, sind die Finite Elemente Netze entsprechend fein und resultieren in grossen Rechenmodellen. Da zusätzlich für die Auswertung viele Lastfälle erfasst und überlagert werden müssen, ist eine automatisierte Auswertungsroutine erforderlich, um alle kritischen Stellen sicher zu erfassen. Hier bieten Postprozessorprogramme, wie z.B. FEMFAT, effiziente Möglichkeiten, Schweissnähte am Modell eindeutig zu definieren (Schweissnahttyp, Schweissnahtverlauf, Schweissnahtende), die Überlagerung der Spannungszustände im Auswertepunkt durchzuführen und eine Bewertung in den Hauptschweissnahtrichtungen durchzuführen. Die so ermittelten Auslastungsgrade können dann für das gesamte Modell übersichtlich dargestellt werden. Die genaue Ermittlung der Auslastungsgrade für jede Schweissnaht erlaubt auch eine detaillierte Einteilung der Schweissnahtprüfklassen für jeden Schweissnahtabschnitt. Diese Einteilung erfolgt in enger Zusammenarbeit zwischen Schweissfachingenieur, Konstrukteur und Berechnungsingenieur.
Falls im Zuge des Nachweisprogramms auch Streckenversuche durchgeführt werden, wie dies z. B. bei Niederflurstrassenbahnen üblich ist, können auch die über Dehnmessstreifen ermittelten Spannungslastkollektive mit dieser Methodik bewertet werden Nach Umrechnung der Messlastkollektive auf die Lebensdauer kann mit dieser Methodik die Schädigung für jede Messstelle ermittelt und mit der rechnerisch ermittelten Schädigung (basierend auf den Normlastkollektiven) verglichen werden. In verschiedenen Fallbeispielen wird die erfolgreiche Umsetzung des beschriebenen Vorgehens gezeigt.
|
|
