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Dazu ist das Gesamtsystem,
bestehend aus Radreifen, Gummizwischenlage, Radscheibe und Radwelle,
Drehgestellrahmen sowie Wagenkasten und Gleis zu modellieren. Dieses
Gesamtsystem ist dann, angeregt durch stochastische Gleislagefehler,
zu simulieren. Damit verschiedene Radsatz- und Drehgestellmodelle einfach
zu kombinieren sind, ist hierbei auf die Modularität des Modellaufbaus
zu achten. Bei der Modellierung des rotierenden Radsatzes sollen die
im Projekt Rotordynamik gewonnenen Erfahrungen mit einfließen.
Zur Beschreibung des Rad/Schiene-Kontaktes ist das in Volle [L 15] beschriebene
Kontaktmodul einzusetzen, welches im Rahmen des Projekts "Rotordynamik"
in die Simulationsumgebung NEWSIM (Leister [L 10]) integriert wurde.
Die Beschreibung der Bewegungsgleichung in symbolisch-numerischer Form
erleichtert die Anpassung der Modellparameter an die jeweilige Kombination
der Systemkomponenten. Die Modellierung des Gesamtsystems als EMKS,
siehe z.B. Melzer [L 12] ermöglicht eine effiziente Berechnung
der hier zu untersuchenden mittelfrequenten Vorgänge.
Dieses Gesamtziel
wird im folgenden durch die Aufspaltung in Teilziele konkretisiert,
im Umfang quantifiziert, in den zu erbringenden Ergebnissen detailliert
und dadurch insgesamt transparenter gemacht. Zunächst ist dazu
eine Referenzkonfiguration des Gesamtsystems, bestehend aus Radreifen,
Gummizwischenlage, Radscheibe und -welle, Drehgestellrahmen sowie Wagenkasten
zu erstellen. Die Parameter für das Drehgestell werden aus den
Daten des im ersten Projektabschnitt untersuchten Drehgestells MD 530
gewonnen. Die Gummizwischenlage soll dazu durch diskrete nichtlineare
Federn und Dämpfer beschrieben werden, wobei besonderes Gewicht
auf die Hysterese in der Federkennlinie zu legen ist. Anschließend
soll die Gummizwischenlage nach der Methode der Finiten Elemente modelliert
und, repräsentiert durch seine Ortsintegralmatrizen, als elastischer
Körper in das Gesamtsystem integriert werden. Aufgrund eines Vergleichs
der diskreten und der kontinuierlichen Modellierungen hinsichtlich Effizienz
und Genauigkeit soll entschieden werden, welche Modellierung in der
weiteren Simulation eingesetzt wird.
Die Modellierung
der Anregung in Form von stochastischen Gleislagestörungen erfolgt
in der im ersten Projektteil entwickelten Weise auf der Basis von Spektraldichtefunktionen.
Zur Beschreibung der Eigenschaften des in einem nächsten Schritt
elastisch zu modellierenden Drehgestellrahmens ist das ebenfalls im
ersten Projektteil erstellte FE-Modell zu verwenden und gegebenenfalls
zu modifizieren.
Die Erfüllung
der vorgenannten Teilziele ermöglicht nun die Untersuchung der
Auswirkung des radialelastischen Radsatzes auf die Dynamik des Gesamtsystems.
Beim Vergleich mit einem Drehgestell, welches Radsätze ohne diese
Gummizwischenlage enthält, ist besonderer Wert auf die Veränderung
des Kraftniveaus in der Primärfesselung, auf die Relativbewegung
des Radreifens gegenüber der Radscheibe und auf die Veränderung
der Spannungsverteilung im Drehgestellrahmen zu legen. Mit Hilfe der
Darstellung der Vergleichs- bzw. Mittel- oder Maximalspannungen im Drehgestellrahmen
ist die Spannungsverteilung und damit die Materialbelastung zu erfassen.
Unter Anwendung des Leichtbaus ist nun die Konstruktion des Drehgestellrahmens
zu optimieren, siehe Bestle [L 2], wobei die Dauerfestigkeit auf der
Basis der Spannungen im Kerbgrund nachzuweisen ist.
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