Neuartige Leichtbau-Konzepte und Bauweisen für Schienenfahrzeuge im Hochgeschwindigkeitsverkehr unter besonderer Berücksichtigung des Wagenkastenleichtbaus: 24 Tabellen
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Köln
DLR, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
2016
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| Ausgabe: | Als Manuskript gedruckt |
| Schriftenreihe: | Forschungsbericht DLR, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
2016,33 |
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Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
Einheitenverzeichnis
Verzeichnis relevanter Normen, Richtlinien, Gesetzte
Zusammenfassung
Abstract
1 Herleitung der Problemstellung und Zielsetzung
1 1 Einleitung
1 2 Leichtbau bei Schienenfahrzeugen, Auswirkungen und
Effekte
1 3 Herleitung des Fokus der Arbeit
1 4 Zielsetzung
2 Stand der Technik und Bewertung des Leichtbaupotenzial
2 1 Leichtbaustrategien
2 2 Normative und gesetzliche Rahmenbedingungen
221 Relevante Richtlinien, Normen und Vorschriften für
Zugkonzepte
222 Relevante Normen und gesetzliche Vorschriften für die
Auslegung von Wagenkastenstrukturen
2 3 Relevante Zugkonzepte und Wagentypen
231 Einzelwagenzugkonzepte
232 Gliederzugkonzepte
233 Wagentypen
2 4 Laufwerkskonzepte
2 5 Wagenkästen von Triebzügen
II
VII |
XVI }
XVIII j
XXI j
XXII j
XXIII
XXVI
1
1
2
9
14
16
16
18
19
21
24
24
25 |
27 i
31 i
i
33
Inhaltsverzeichnis
251 Werkstoffe im Wagenkastenbau 33
252 Bauweisen von Wagenkästen 36
2 6 Bewertung von Zugkonzepten, Wagentypen und Wa- 48
genkästen hinsichtlich ihres Leichtbaupotenzials
261 Massevergleich von Zugkonzepten 49
262 Leichtbaupotenzial von teildoppelstöckigem Wagentyp 52
und überbreiten Wagenausführungen
263 Massevergleich von Wagenkastenbauweisen 54
264 Fazit aus den Analysen der Leichtbaupotenziale 60
3 Entwicklung einer Methode zur konstruktionsneutralen 62
Masseabschätzung von Zugkonzepten, Wagentypen und
Wagenkästen
3 1 Ansatz der methodischen Vorgehensweise 62
3 2 Annahmen und Eingrenzungen bei den Betrachtungen 67
3 3 Belastungen auf die Wagenkastenhülle 71
331 Vertikal gerichtete Lasten und Eigenmasse 74
332 Longitudinal gerichtete Lasten 78
333 Überlagerung von longitudinal und vertikal gerichteten 79
Lasten
334 Lasten an Schnittstellen 79
3 4 Haupteinstellungen und Aufbau des Berechnungsmo- 80
dells
3 5 Analyse und Bewertung der Ergebnisse 81
351 Vorbetrachtungen von Strukturausbildungen 84
352 Untersuchung und Bewertung doppelstöckiger Wa- 85
genkästen
353 Bewertung teildoppelstöckiger Wagenkästen 120
354 Bewertung einstöckiger Wagenkästen 126
355 Übergreifende Bewertung von Wagentypen 129
356 Nachweise der Anwendbarkeit der Topologieoptimie- 134
rung zur konstruktionsneutralen Masseabschätzung
IV
Inhaltsverzeichnis
3 6 Leichtbaupotenzial von Zugkonzepten und Wagentypen 139
361 Virtuelle Zugkonzepte und Wagentypen 139
362 Leichtbaupotenzial von Zugkonzepten und Wagenty- 145
pen
363 Vergleich der Leichtbaupotenziale von Zugkonzepten 156
und Wagentypen
364 Auswahl des Zugkonzepts und Wagentyps für das 161
weitere Vorgehen in Abhängigkeit vom Leichtbaupo-
tenzial
4 Konzeption und Konstruktion masseoptimierter Wagenkäs- 163
ten
4 1 Untersuchung kraftflussoptimierter Tragstrukturen 167
411 Generische Tragstrukturen 167
412 Konkrete Tragstruktur des NGT HGV 172
4 2 Ableitung einer leichtbaugünstigen Wagenkastenbau- 176
weise und deren Konzeptkonstruktion
4 3 Konstruktive Ausführung des Wagenkastenrohbaus am 180
Beispiel des Laufwerksegments
431 Konstruktion der kraftflussoptimierten Gerippestruktur 181
432 Konstruktion der tragenden Beplankung 188
4 4 Dimensionierung und Wanddickenoptimierung des 193
Laufwerksegments
441 Modellaufbau zur Wanddickenoptimierung der einzel- 194
nen Bauteile
442 Auswertung der Ergebnisse aus der Wanddickenopti- 198
mierung
5 Verifizierung der Gerippestruktur anhand eines Demonstra- 203
tors
5 1 Umsetzung der wabenartigen Gerippestruktur 204
5 2 Prüfstandsaufbau und Versuchsdurchführung 205
5 3 Auswertung und Vergleich der Versuchsergebnisse 208
Inhaltsverzeichnis
V
6 Vergleich, Schlussfolgerungen und Empfehlungen 213
6 1 Vergleich Referenzwagenkasten mit entwickelter Wa- 213
genkastenbauweise
6 2 Empfehlungen für die Zukunft 217
621 Empfehlungen für kurzfristige Maßnahmen 218
622 Empfehlungen für mittelfristige Maßnahmen 218
623 Empfehlungen für längerfristige Maßnahmen 220
7 Fazit und Ausblick 222
Literaturverzeichnis 225
Anhang 240
A Leichtbaugüte 240
B Anforderungsleichtbau 241
C Hauptabmessungen untersuchter Wagenkastenhüllen 242
D Längen- und volumenabhängige vertikal gerichtete Lasten 243
auf Böden
E Vertikal gerichtete Lasten infolge Innenausstattung auf Bö- 245
den
F Länge der Laufwerksbereiche 254
G Angenommene Massen masseoptimierter Laufwerke 255
H Grundlagen und modifizierter Einsatz der Topologieopti- 256
mierung
a Arten der Topologieoptimierung 256
b Mathematische Topologieoptimierung 257
VI
Inhaltsverzeichnis
I Belastungsabhängige Verhältnisse der Tragstrukturmasse 263
a Doppelstöckige Wagenkästen 264
b Teildoppelstöckige Wagenkästen 267
c Einstöckige Wagenkästen 271
J Masse realisierbarer Wagenkästen basierend auf Trag- 275
Strukturmasse
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