Werkzeuge zur realitätsnahen Simulation der Laufdynamik von Schienenfahrzeugen:
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Düsseldorf
VDI-Verl.
1996
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| adam_text | Titel: Werkzeuge zur realitätsnahen Simulation der Laufdynamik von Schienenfahrzeugen
Autor: Vohla, Gerhard Karl Walter
Jahr: 1996
SCHRITT-m MM^m BERICHTE Dipl.-Ing. Gerhard Karl Walter Vohla, Winterthur Werkzeuge zur realitätsnahen Simulation der Laufdynamik von Schienenfahrzeugen Reihe 12 : Verkehrstechni k/ Fahrzeugtechnik Nr. 270 VW VERLAG
V Inhaltsverzeichnis Kurzfassung.........................................VIII Abstract ..............................................X Formelzeichen und Symbole............................ XII 1. Einführung..........................................1 1.1 Einleitung und Motivation............................... 1 1.2 Ziele...............................................4 1.3 Aufbau der Arbeit.....................................5 1.4 Zusammenfassung....................................7 2. Simulation der Laufdynamik - Stand der Technik............8 2.1 Einleitung...........................................8 2.2 Tieffrequente Dynamik.................................9 2.2.1 Kurvenlauf..................................... 11 2.2.1.1 Grundlagen.............................. 11 2.2.1.2 Überblick über die Berechnungsmethoden....... 16 2.2.2 Geradeauslauf.................................. 19 2.2.2.1 Grundlagen.............................. 19 2.2.2.2 Überblick über die Berechnungsmelhoden.......25 2.2.3 Einfluß der Rad- und Schienenprofile................28 2.2.3.1 Profilerfassung und Aufarbeitung.............28 2.2.3.2 Eigenschaften verschlissener Profile...........31 2.2.3.3 Charakterisierung einer Profilpaarung..........33 2.3 Hochfrequente Dynamik...............................38 2.4 Zusammenfassung...................................39 3. Elastische Körper in der Mehrkörperdynamik..............40 3.1 Einleitung..........................................40 3.2 Elastische Körper in Mehrkörpersystemen starrer Körper......4 1 3.3 Elastische Körper im linearen Formalismus von MEDYNA......43 3.3.1 Abriß der Theorie................................44 3.3.2 Zu Fragen der Anwendung.........................50 3.4 Beispiele........................................... 52 3.5 Zusammenfassung................................... 57
VI 4. Große Rotationen in der linearen Mehrkörperdynamik........58 4.1 Einleitung..........................................58 4.2 Die Idee und ihre Konsequenzen..........................59 4.5 NiehÜineare Koppelelemente für grobe Rotationen............63 4.3.1 Relalivkinematik.................................63 4.3.2 Verallgemeinerte Kräfte............................68 4.3.3 Diskussion der Ergebrasse..........................71 4.4 Beispiel: Kurbeltrieb...................................73 4.4.1 Kurbeltrieb mit starrer Treibstange...................74 4.4.2 Kurbellrieb mit elastischer Treibstange ?................75 4.5 Zusammenfassung....................................78 5. Die Entwicklung eines neuen Rad/Schiene-Kontaktmoduls für eine Mehrkörpersystem-Umgebung.......................79 5.1 Einleitung..........................................79 5.2 Überblick über die Kontaklmechanik......................80 5.3 Modulare Einbettung der Kontaklmechanik - Stand der Technik............................................88 5.4 Ein neues modulares Rad/Schieue-Koppelelement für starre Räder..............................................92 5.1.1 Aulbau und Gliederung............................92 5.4.2 Voraussetzungen und Annahmen....................93 5.4.3 I)as Geometrieproblem............................99 5.4. :i. 1 Modellbildung und Grundsätzliches............99 5.4.3.2 Koordinatensysteme und Bezeichnungen.......102 5.4.3.3 Zur l/isung des räumlichen Geometrieproblems für elastischen Kontakt ....................104 5.4.3.4 Erweiterungen für Bogenfahrl................111 5.4.3.5 Berücksichtigung von Schienenlagefehlern......116 5.4. tob 1 ieriihrgeomelrietabellen zur Rechenbeschleunigung .................................117 5. 1.4 Das Nomialkonlaklproblem........................118 o 4 5 I las Tangent ialkontak! prob lern.....................1 19 a 14 Zur Realisierung in MEDYNA.......................122
? .5 I ir Erweiterung Ihr elastische Räder.....................124
VII 5.6 Testresultate....................................... 127 5.6.1 Dynamischer Geradeauslauf eines Einzelradsatzes...... 127 5.6.2 Quasistatischer Kurvenlauf des EUROFIMA-Reisezug- wagens...................................... 131 5.6.3 Laufdynamik eines elastischen Radsatzes mit großer Rotation..................................... 133 5.6.4 Stationäre Verschleißberechnungen................. 133 5.7 Zusammenfassung.................................. 141 6. Schlußbemerkungen und Ausblick......................142 Anhang A: Zentrale Begriffe aus dem Eisenbahnwesen.........146 A. 1 Begriffe am Gleisrost und an der Schiene................. 146 A.2 Hauptabmessungen wichtiger Schienenprofile............. 146 A.3 Begriffe am Radsatz und am Einzelrad................... 147 A.4 Hauptabmessungen einiger Räder....................... 147 A.5 Vergleich des Radprofils S 1002 mit SBB28-2.............. 148 A.6 Koordinatensysteme und Bewegungsbezeichnungen......... 148 Anhang B: Beziehung zwischen der Winkelgeschwindigkeit und den Ableitungen der Kardanwinkel................149 Anhang C: Die Hertz sehe Theorie im Normalkontaktproblem - eine Formelsammlung.........................151 Literaturverzeichnis..................................154
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