Anwendung des Kerbspannungskonzepts beim Ermuedungsfestigkeitsnachweis von Wagenkasten und Fahrwerken einer modernen Niederflur-Strassenbahn

摘要

Der Nachweis der Konstruktionstauglichkeit tragender Strukturen wird in der Schienenfahrzeugindustrie im Allgemeinen durch europaeische Normen geregelt und von den Zulassungsstellen und Kunden eingefordert. Das Freigabeprogramm basiert auf einem mehrstufigen Verfahren aus rechnerischem Festigkeitsnachweis, Pruefstandversuchen und Streckenversuchen. Die ertragbaren Werkstoffdaten muessen aus aktuellen Regelwerken entnommen werden und entsprechende UEberlebenswahrscheinlichkeiten aufweisen. Neben dem Berechnungsverfahren ist die Bewertungsmethodik und das Kombinationsverfahren der lokalen mehrachsigen Beanspruchungen zu definieren. Bei Stadler Rail wird bei Ermuedungsfestigkeitsnachweisen geschweisster Bauteile das Kerbspannungskonzept eingesetzt. Die Methodik ist in den IIW-Empfehlungen und in der FKM-Richtlinie als Nachweisform definiert und bietet eine sehr gute Moeglichkeit, sowohl den rechnerischen Festigkeitsnachweis in Form eines Dauerfestigkeitsnachweises als auch den Betriebsfestigkeitsnachweis nach einheitlichen Kriterien zu fuehren. Durch den Einsatz des Kerbspannungskonzeptes fuer alle Stufen des Festigkeitsnachweises koennen effektiv Erfahrungen aus Versuchen und Betriebsmessungen in die Auslegung von weiteren Konstruktionen eingebracht werden. Da die Regelwerke bisher vor allem die Beanspruchungen normal auf die Schweissnaht behandelt haben, muss die Frage der Anwendbarkeit auf Laengsspannungen und auf Schubspannungen in Schweissnaehten geloest werden. Weiter muessen auch der Einfluss der Mehrachsigkeit sowie die Wahl der Schadensakkumulationshypothese beim Betriebsfestigkeitsnachweis geregelt sein. Die Umsetzung dieser Punkte bei Stadler Rail wird hier anhand eines Beispiels beschrieben.