Untersuchung zur Übertragbarkeit der Messabweichung bei Verwendung von Druckmessfolien unter Hertz'schen Bedingungen auf den Rad-Schiene-Normalkontakt

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Schindler
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441889189

Miteinander im Kontakt stehende Körper bilden die Grundlage für zahlreiche Elemente des Maschinenbaus und spielen bei vielen Anwendungen eine funktions- und oft auch sicherheitskritische Rolle. Diese Aussage trifft auf konventionelle Schienenfahrzeuge besonders zu, weil die Rad-Schiene-Kontaktfläche die einzige mechanische Schnittstelle zwischen Fahrzeug und Fahrweg darstellt, welche die Trag-, Führungs-, Antriebs- und Bremskräfte übernimmt. Eine fundierte Kenntnis über Form und Abmessungen, sowie Spannungs- und Dehnungszustand der Kontaktstelle ist daher erforderlich. Computergestützte Berechnungen gewähren zwar einen guten Einblick in die Eigenschaften der entstehenden Kontaktfläche, sind aber ohne entsprechende experimentelle Validierung nicht aussagekräftig. Dazu kommt, dass sich bisher keine Methode zur experimentellen Bestimmung von Rad-Schiene-Kontaktflächen durchgesetzt hat.Ausgehend von den am aktuellen sowie am vorherigen Lehrstuhl des Antragstellers langjährig erworbenen Kenntnissen lässt sich aber behaupten, dass die Verwendung von kommerziell erhältlicher Druckmessfolie eine ernst zu nehmende Möglichkeit zur experimentellen Kontaktflächencharakterisierung darstellt, vorausgesetzt dass der systematische Messfehler bekannt ist.Im Rahmen des hier beantragten Vorhabens soll die Übertragbarkeit der bisher ausschließlich für analytisch berechenbare Körper bestimmten Messabweichung bei Verwendung von Druckmessfolie auf den realen Rad-Schiene-Normalkontakt untersucht werden. Basierend auf den Erkenntnissen des Projektes sollen die Materialparameter bestehender Folienmodelle unter Anwendung der statistischen Versuchsplanung auf die bereits bekannten Messfehlerwerte abgestimmt werden. Später werden diese Folienmodelle in numerische Rad-Schiene-Modelle implementiert. Die aus der Simulation dieses Szenarios berechneten Kontaktflächen sollen anschließend durch Vergleiche mit experimentellen Beobachtungen an realen Rad-Schiene-Profilkombinationen validiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen