Nachweisrechnung für Reisezugwaggons
Im Rahmen der Entwicklung eines Reisezuges wurden konstruktionsbegleitende Berechnungen und Nachweisrechnungen mittels FEM-Simulationen für Endwagen und Mittelwagen der Zugkomposition durchgeführt und für die Vorlage bei der Zulassungsstelle dokumentiert.
Die Strukturen sind einstöckige Niederflur Wagenkästen in geschweißter Aluminium-Integral-Bauweise unter Verwendung von Aluminiumgroßprofilen. Im Zuge der Entwicklung wurden FEM-Modelle der Wagenkastenstrukturen auf Basis der 3D-CAD Daten des Herstellers erstellt.
Anbauteile wie Klimaanlage, Stromrichter, WC-Einbauten, Sitze … sind als Massenpunkte über Kopplungen im Modell berücksichtigt.
Die Abbildung rechts zeigt das Wagenende 1 eines Endwagens. Grün hervorgehoben sind die Schweißnähte.
Ein Massenabgleich mit den Gewichtslisten stellte sowohl für die Tara- als auch Bruttobeladungen den Ausgangspunkt für die Berechnungen dar. Die Lastfälle wurden gemäß EN 12663-1 definiert und mit Lastfällen des Herstellers ergänzt, um ein vollständiges Lastszenario zu erhalten. Der Bahnräumer mit Lasten nach EN 15227 ist in den Nachweis integriert, da die Lasten unmittelbar in die Bodengruppe eingeleitet werden.
Statische Analysen, Lebensdauervorhersagen für die Ermüdungslastfälle, sowie Eigenfrequenz-berechnungen und Beulrechnungen wurden für alle analysierten Wagenkästen durchgeführt. Vom FEM-Modell des Endwagens wurden im Projektverlauf zwei unterschiedliche Mittelwagen abgeleitet.
Die Bewertung der Wagenkastenstrukturen erfolgte nach DVS 1608:2022 für die Aluminiumbauteile sowie DVS 1612:2014 für die Stahlbauteile.
Die Abbildung links zeigt die Spannungsverteilung in einer Gesamtansicht des Endwagens (Längsdruck). Die Abbildung rechts eine Detailansicht der Unterseite im Hochflurbereich bei Überlagerung von verschiedenen Lastfällen.
Die Simulationsmodelle wurden in weiterer Folge auch für dynamische Berechnungen zum Nachweis der Crashtauglichkeit verwendet.
Für jeden Wagenkasten erfolgte vor Erstellung des Endberichtes sowohl ein Modell- als auch ein Ergebnisreview. Die Berechnungsberichte wurden vom Hersteller geprüft und danach der Zulassungsstelle vorgelegt.
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