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Finite-Elemente-Simulation im Vergleich zur Realität

Spannungsanalytische und bruchmechanische Untersuchungen zum ICE-Radreifenbruch
  • Hans A. Richard , Manuela Sander , Gunter Kullmer und Markus Fulland
Veröffentlicht/Copyright: 26. Mai 2013
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Materials Testing
Aus der Zeitschrift Materials Testing Band 46 Heft 9

Kurzfassung

Im vorliegenden Beitrag werden spannungsanalytische und bruchmechanische Untersuchungen zum ICE-Radreifenbruch beschrieben. Das Risswachstum beim ICE-Rad begann am Innenrand des Radreifens. Der Riss wuchs zunächst mehr in die Tiefe des Radreifens, um sich später in halbelliptischer Form auszubreiten. Erst als der Radreifenquerschnitt zu etwa 80% durch das Risswachstum geschädigt war, trat der Bruch des Radreifens ein. Die Bruchfläche weist Farbeffekte und Bruchflächenstrukturen auf, die auf ein sehr diskontinuierliches Risswachstum hindeuten. Es wird aufgezeigt, dass sich das Risswachstum mittels Finite-Elemente-Simulationen und experimenteller Untersuchungen erklären lässt.

Summary

This paper deals with stress analytical and fracture mechanical investigations of the damage of the tyre of the high speed train ICE. The crack growth started at the inside of the tyre. The crack grew at first more towards the depth of the tyre and spread afterwards with a half elliptical shape. When nearly 80% of the cross section of the tyre failed, the complete tyre fractured. The fracture surface exhibited colour effects and surface structures which are indicated discontinous crack growth. It is outlined that the crack growth can be completely explained by means of finite element simulations and experimental investigations.

Prof. Dr.-Ing. Hans A. Richard, Jahrgang 1949, studierte von 1971 bis 1974 Maschinenbau an der Universität Kaiserslautern. Von 1974 bis 1980 war er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Technische Mechanik der Universität Kaiserslautern, promovierte 1979 und war dort von 1980 bis 1986 Oberingenieur. 1984 habilitierte er sich und erhielt die Venia Legendi für das Fach Technische Mechanik. Seit 1986 ist er Professor für das Fach Technische Mechanik an der Universität Paderborn. Von 1991 bis 1995 war er Rektor der Universität Paderborn und von 1999 bis 2003 leitete Prof. Dr.-Ing. Richard den Arbeitskreis Bruchvorgänge des DVM.

Frau Dr.-Ing. Manuela Sander, Jahrgang 1975, studierte von 1994 bis 1999 Wirtschaftsingenieurwesen mit der Fachrichtung Fertigungstechnik an der Universität Paderborn. Von 1999–2003 war sie wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Fachgruppe Angewandte Mechanik der Universität Paderborn, wo sie 2003 promovierte. Seit 2004 ist sie Oberingenieurin.

PD Dr.-Ing. Gunter Kullmer, Jahrgang 1961, studierte von 1982 bis 1987 Maschinenbau an der Universität Kaiserslautern und war 1987 bis 1997 wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Fachgruppe Angewandte Mechanik der Universität Paderborn, wo er 1993 promovierte. Von 1997 bis 2001 war er Angestellter beim Westfälischen Umwelt Zentrum in Paderborn, habilitierte sich 1998 und erhielt die Venia Legendi für das Fach Technische Mechanik. Seit 2001 ist er Oberassistent in der Fachgruppe Angewandte Mechanik der Universität Paderborn.

Dr.-Ing. Markus Fulland, Jahrgang 1972, studierte von 1992 bis 1998 Technomathematik an der Universität Paderborn. Von 1998 bis 2003 war er wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Fachgruppe Angewandte Mechanik der Universität Paderborn, wo er 2002 promovierte. Seit 2003 ist er Angestellter beim Westfälischen Umwelt Zentrum in Paderborn.

Literatur

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2 Entwurf DIN EN 13979-1: Bahnanwendungen, Radsätze und Drehgestelle, Räder, Technische Zulassungsverfahren - Teil 1: geschmiedete und gewalzte Räder, Beuth- Verlag, Berlin 2001Suche in Google Scholar

3 Fulland, M.; Schöllmann, M.; Richard, H. A.: Simulation of fatigue crack propagation processes in arbitrary three-dimensional structures with the program system ADAPCRACK3D, in: Ravi-Chandar et al. (Hg.), Advances in Fracture Research, CDROM Proceedings of the 10th International Conference on Fracture, Fatigue and Fracture, Honolulu 2001, USASuche in Google Scholar

4 Richard, H. A.; Fulland, M.; Schöllmann, M.; Sander, M.: Simulation of fatigue crack growth using ADAPCRACK3D, in: Blom, A. F. (Hg.), Fatigue 2002, Proceedings of the Eighth International Fatigue Congress, Stockholm 2002, Sweden, S. 1405–1412Suche in Google Scholar

5 Sander, M.; Richard, H. A.; Kullmer, G.: FAMControl - Ein Mess- und Steuerungssystem zur automatischen Durchführung von Rissausbreitungsversuchen bei beliebiger Belastung, in: Frenz, H.; Wehrstedt, A. (Hg.), Kennwertermittlung für die Praxis, WILEY-VCH Verlag, Weinheim2002, S. 160–16610.1002/9783527610310.ch18Suche in Google Scholar

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Online erschienen: 2013-05-26
Erschienen im Druck: 2004-09-01

© 2004, Carl Hanser Verlag, München

Artikel in diesem Heft

  1. Inhalt/Contents
  2. Inhalt
  3. Kurzbeiträge
  4. Sind Schwingfestigkeitsartikel immer schlechter geworden?
  5. Fachbeiträge/Technical Contributions
  6. Finite-Elemente-Simulation im Vergleich zur Realität
  7. Schweißen von technisch reinem Titan
  8. Schweißen von Reintitanblechen
  9. Systematische Schadensanalyse
  10. Graphitanalyse von Gusseisen mit Kugelgraphit
  11. Emissionsbegrenzung aus Laserdruckern und Kopierern
  12. Vorschau/Preview
  13. Vorschau
https://doi.org/10.3139/120.100609

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  4. Sind Schwingfestigkeitsartikel immer schlechter geworden?
  5. Fachbeiträge/Technical Contributions
  6. Finite-Elemente-Simulation im Vergleich zur Realität
  7. Schweißen von technisch reinem Titan
  8. Schweißen von Reintitanblechen
  9. Systematische Schadensanalyse
  10. Graphitanalyse von Gusseisen mit Kugelgraphit
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