Simulationsbasierte betriebsfeste Auslegung und Validierung einer leicht-bauoptimierten Wagenkastenkomponente

摘要

Um unter anderem den Energieverbrauch von Schienenfahrzeugen zu senken, Verschleiß zu vermindern und die Kapazität zu erhöhen, werden am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) Leichtbaukonzepte für Schienenfahrzeuge entwickelt. Die heutige Auslegungspraktik kann dabei zu Überdimensionierungen führen, da sie auf statischen Ersatzlasten basiert, denen pauschalisierte Lastannahmen zugrunde liegen. Die Herkunft und Höhe dieser Lastannahmen können teilweise nicht mehr nachvollzogen werden. In dieser Arbeit wird daher ein simulationsbasierter Prozessentwurf zur betriebsfesten Auslegung von Schienenfahrzeugen vorgeschlagen und auf einen Bereich der Wagenkastenstruktur angewandt. Zur Validierung der Simulationen wird ein Dauerschwingversuch durchgeführt und die bestimmte Lebensdauer mit dem Simulationsergebnis verglichen. Die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung von Versuch und Simulation bezüglich des Ortes der Schädigung. Die festgestellten Abweichungen hinsichtlich der ertragbaren Schwingzyklenzahl werden zusätzlich in Zugversuchen an mehreren Kleinproben untersucht.