Analysis of the Transferability of the Systematic Error of Pressure Measurement Films Under Hertzian Conditions to Wheel-Rail Normal Contact
Final Report Abstract
Im Rahmen des durchgeführten Projektes konnten unterschiedliche Materialmodelle für drei verschiedene kommerziell erhältliche Druckmessfolien entwickelt werden. Dies sind sowohl elastoplastische Materialmodelle, welche den Ansatz nach Drucker-Prager zu Grunde legen, als auch linearelastische Materialmodelle, welche sich im direkten Vergleich als numerisch stabiler darstellten. Alle entwickelten Materialmodelle weisen eine gute Übereinstimmung zwischen den veröffentlichten Ergebnissen gemessener Flächen des glatten und rauen Kontaktes nach Hertz und ihrer simulativen Nachbildung auf. Für die Untersuchungen der Übertragbarkeit der Folienmodelle vom Hertz’schen Kontakt auf den realen rauen Rad-Schiene-Kontakt wurden in Experimenten und Simulationen die resultierenden Kontaktflächen bestimmt. Hierfür wurde ein Portal entwickelt, konstruiert und gefertigt, welches die Verwendung eines ganzen Schienenfahrzeugrades auf dem hydraulischen Schwingungsprüfstand im Gegensatz zu ursprünglich geplanter Verwendung von Radausschnitten ermöglichte. Es wurden quasi-statische Versuche durchgeführt, bei welchen die resultierende Kontaktfläche mittels dreier verschiedener Druckmessfolien bestimmt wurde. Diese Kontaktsituationen wurden numerisch nachgebildet, wobei sich eine gute Übereinstimmung zwischen Experimenten und Simulationen zeigten. Es konnte gezeigt werden, dass die Verwendung von Abstands-Druck-Kurven zu numerisch ähnlichen Ergebnissen wie bei den Experimenten bei der Größe der Kontaktfläche führt.
Publications
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Calibration of a finite element model of Prescale film for wheel-rail normal contact area measurements. Meccanica, 56(12), 3097-3106.
Lekue, Jagoba; Dörner, Florian & Schindler, Christian
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Overview of methods to identify the static normal wheel-rail contact. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 236(7), 783-792.
Stratmann, Ina; Goersch, Jannik & Schindler, Christian
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Identification and Parameterization of Wear Mechanisms by Scattered light Measurements on a Single-Wheel Roller Test Rig. In: Szabó, A. Hrsg.: Proceedings of the 12th international conference on railway bogies and running gears, 275-287. Budapest 5.-8. September, 2022, ISBN 978-963-9058-45-3.
Schneider, P.; Stratmann, I.; Wegener, M. Schneider, P. & Schindler, C.
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Untersuchung der Interaktion zwischen Reibleistung im Rad- Schiene-Kontakt und der durch Streulichtmessungen charakterisierten Radoberflächentopographie. In: De Doncker, R.; Nießen, N.; Schindler, C. (Hrsg.): Proc. of 3rd International Railway Symposium Aachen (IRSA). Aachen 21.-23. Nov. 2021.
Schneider, P.; Stratmann, I.; Rakowitsch, M. & Schindler, C.
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Developing Elastic–Plastic Material Models for Pressure Measurement Films in a Steel–Steel Contact for Smooth and Rough Surfaces. Journal of Tribology, 145(7).
Stratmann, Ina; Goersch, Jannik; Neuser, Moritz; Schindler, Christian & Stratmann, Tanja
