Streckenversuche nach EN13749

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Klara Hofmeister
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1 Zur DIN-Anwendungsrichtlinie Streckenversuche nach EN13749 Dr. Roland Rennert Dieses Dokument und alle darin enthaltenen Informationen sind das alleinige Eigentum der IMA GmbH Dresden. Die Zustellung dieses Dokumentes oder die Offenlegung seines Inhalts begründen keine Rechte am geistigen Eigentum. Dieses Dokument darf ohne die ausdrückliche schriftliche Genehmigung der IMA GmbH Dresden nicht vervielfältigt oder einem Dritten gegenüber enthüllt werden. Dieses Dokument und sein Inhalt dürfen nur zu bestimmungsgemäßen Zwecken verwendet werden. 1

2 Normative Anforderungen DIN EN Festigkeitsanforderungen an Drehgestellrahmen Validierungsschritte 1. Rechnerischer Nachweis 2. Statische Laborversuche 3. Ermüdungsversuche im Labor 4. Streckenversuche Anwendungsrichtlinie für Streckenversuche nach DIN EN Konkrete Vorgaben zu den Streckenversuchen bezüglich 1. Planung (Referenzstrecken, Massebelegung, Messstellenplanung) 2. Messdatenanalyse (Korrekturen, Spannungsberechnung, Rainflow-Klassierung) 3. Betriebsfestigkeitsbewertung (Mittelspannungsbewertung, Miner-Rechnung, Hinweise zu Festigkeitswerten, Sicherheitsfaktoren) FKM-Richtlinie empfohlen 4. Dokumentation 2

3 Planung und Durchführung der Streckenversuche IMA-Leistungsgebiete Mitarbeit an der Erstellung der Mess-Spezifikation: Festlegung der Messstellen (aus Ergebnissen der vorgelagerten Festigkeitsversuche und aus rechnerischer Spannungsermittlung mittels FEM), Anforderungen an die Messdatenerfassung (z. B. Abtastrate, Umfang der aufzuzeichnenden Daten). Messtechnische Begleitung der Streckenversuche: Installation von Sensorik und System zu Messdatenerfassung, Einbindung von Betriebsgrößen (Antriebsmomente Fahrgeschwindigkeit, Schalterstellungen, u.s.w.), Offset-Messung und Unterstützung bei Be- und Entladung zur Soll-Beladung, Betrieb des Messsystems während der Messfahrt, Datensicherung, Vor-Ort-Datenkontrolle und Sofortauswertungen. Beispiel: Referenzstrecke für Güter-Lokomotiven 3

Auswertung der Streckenversuche IMA-Leistungsgebiete Beispiel: 45 -DMS-Rosette Messdatenanalyse: Beseitigung von Mängeln aus den Messdaten (Offset-Korrekturen,

und Anwendung von Übertragungsfaktoren).

4 Auswertung der Streckenversuche IMA-Leistungsgebiete Beispiel: 45 -DMS-Rosette Messdatenanalyse: Beseitigung von Mängeln aus den Messdaten (Offset-Korrekturen, Peak-Eliminierungen, Filterungen, Entwicklung von Spezialroutinen), Berechnung der Nachweisspannungen aus den gemessenen Dehnungen (Umrechnung von Rosetten-Dehnungen, Berechnung und Anwendung von Übertragungsfaktoren). e 90 e 45 Schweißnaht e 0 y x j II Rainflow-Klassierung: nach 3-Punkt- oder 4-Punkt-Algorithmus, residuenfreie Klassierung nach Haibach, Kombination von Teil-Klassierungen zu repräsentativen Gesamt-Klassierungen, Verarbeitung großer und heterogener Datenmengen möglich durch Nutzung modularer Software. Beispiel: Rainflow- Matrix 4

Betriebsfestigkeitsbewertung auf Basis von Streckenversuchen IMA-Leistungsgebiete Mittelspannungsbewertung: für nichtgeschweißte und geschweißte Bauteile, Umrechnung der Rainflow-Matrix in das

Miner-Rechnung: Verfahren Miner konsequent und elementar nach FKM-Richtlinie, Miner modifiziert nach IIW-Empfehlungen s a (lg) s a,1 Kollektiv A D m Miner modifiziert mit Cut-off nach Eurocode s äqu

5 Betriebsfestigkeitsbewertung auf Basis von Streckenversuchen IMA-Leistungsgebiete Mittelspannungsbewertung: für nichtgeschweißte und geschweißte Bauteile, Umrechnung der Rainflow-Matrix in das Amplitudenkollektiv unter Verwendung des Haigh-Diagramms Haigh-Diagramm nach FKM-Richtlinie. Miner-Rechnung: Verfahren Miner konsequent und elementar nach FKM-Richtlinie, Miner modifiziert nach IIW-Empfehlungen s a (lg) s a,1 Kollektiv A D m Miner modifiziert mit Cut-off nach Eurocode s äqu Korrektur der ertragbaren Miner-Summe. Festigkeitswerte: für nichtgeschweißte Bauteile nach FKM-Richtlinie, schädigungsäquivalentes Einstufenkollektiv N D N Koll N (lg) für geschweißte Bauteile nach FKM-Richtlinie, IIW-Empfehlungen bzw. Schienenfahrzeug-RFAT. Sicherheitsfaktoren: für Validierung nach Anwendungsrichtlinie, für Festigkeitsnachweis nach FKM-Richtlinie Herleitung individueller Sicherheitskonzepte. Beispiel: Bruchbild Guss 5

GPS-Zuordnung der Beanspruchungsmessdaten Grundauswertung Einteilung der Karte in Planquadrate, Zuordnung der Messdaten zu den Planquadraten, separate Schädigungsrechnung, Farbcodierung der

6 GPS-Zuordnung der Beanspruchungsmessdaten Grundauswertung Einteilung der Karte in Planquadrate, Zuordnung der Messdaten zu den Planquadraten, separate Schädigungsrechnung, Farbcodierung der Äquivalentamplitude. Gleiszuordnung Digitalisierung des Gleisnetzes, Ziehen der Straßenbahn auf das Gleisnetz mittels Fangfunktion, automatische Fahrtrichtungserkennung, Zuordnung der Straßenbahn zum befahrenen Gleis, Separate Schädigungsrechnung für kurze Gleisabschnitte (ca m), Farbcodierung der Äquivalentamplitude. Beispiel: Schädigungskarte mit fiktiven Messdaten Beispiel für erkannten Gleisfehler 6

7 Kontakt IMA Materialforschung und Anwendungstechnik GmbH Wilhelmine-Reichard-Ring Dresden Tel.: Fax.: ima@ima-dresden.de Dr. Roland Rennert Fachgebiet Festigkeitsanalyse Tel.: Fax.: roland.rennert@ima-dresden.de Eckhard Hofmann Abteilung Schienenfahrzeugtest Tel.: Fax.: eckhard.hofmann@ima-dresden.de Michaela Kolbe-Rischer Sales Manager Test & Engineering Tel.: Fax.: michaela.kolbe-rischer@imadresden.de 7

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