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Festigkeitsanalyse Abdeckung Kieswagen

Max Eichenberger

Titel

Festigkeitsanalyse Abdeckung Kieswagen

Autor/in

Datierung

09.06.2023

Beschreibung

Beim Transport von Kies und Brechsand mit offenen Güterwagen kann es zu Abwehungen des Ladeguts kommen. Daher wurde in einem vorhergehenden Industrieprojekt eine Abdeckung aus Aluminium entwickelt, welche zum Beladen seitlich weggeklappt werden kann und bei der Fahrt geschlossen wird. In einem weiteren Industrieprojekt ist die Festigkeit des Kieswagens im Originalzustand analysiert worden.
Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit besteht darin, die Festigkeit der Abdeckung aus Aluminium sowie deren Befestigungen am Wagenkasten aus Stahl nach aktuellen EN-Normen nachzuweisen.
Die Berechnung der vorhandenen Spannungen erfolgt mittels der Finiten Elemente Methode. Die zulässigen Spannungen werden gemäss den aktuellen DVS-Richtlinien für Schienenfahrzeuge ermittelt und mit den vorhandenen Spannungen verglichen. Die Bewertung der Schweissnähte erfolgt anhand des Nennspannungskonzepts.
Für alle neuen Komponenten des modifizierten Kieswagens kann die Festigkeit nach EN 12663-2 nachgewiesen werden. Ausserhalb der neuen Bauteile (Chassis, Aufbau Trichter) kann der Festigkeitsnachweis an einigen Stellen nicht erbracht werden. Insbesondere im Ermüdungslastfall 2.3 (laterale Beschleunigung) sind die Auslastungen in einigen Schweissnähten zu hoch. Bei allen anderen Lastfällen liegt die Auslastung überall unter Eins.
Es zeigt sich, dass die Auslastung der kritischen Stellen durch den geplanten Aufbau kaum beeinflusst wird. Die Spannungen in den kritischen Stellen unterscheiden sich zwischen Original-Struktur und modifizierter Struktur um höchstens 5%.
Als weiteres Vorgehen wird empfohlen, mit dem Bundesamt für Verkehr abzuklären, welche Nachweise für eine Betriebsbewilligung erforderlich sind.

When transporting gravel and crushed sand with open freight wagons, the load can drift away. Therefore, in a previous industrial project, a cover made of aluminium was developed, which can be folded away to the side for loading and is closed during the journey. In another industrial project, the strength of the gravel truck in its original state was analysed.
The goal of this bachelor thesis is to prove the strength of the aluminium cover and its fastenings to the steel wagon body according to current EN standards.
The calculation of the existing stresses is carried out using the finite element method. The permissible stresses are determined according to the current DVS guidelines for rail vehicles and compared with the existing stresses. The evaluation of the weld seams is carried out using the nominal stress concept.
For all new components of the modified gravel truck, the strength can be verified according to EN 12663-2. Outside of the new components (chassis, superstructure hopper), the strength verification cannot be provided in some places. Especially in fatigue load case 2.3 (lateral acceleration), the loads in some weld seams are too high. In all other load cases, the utilisation is below one everywhere.
The utilisation of the critical points is hardly influenced by the planned structure. The stresses in the critical points differ between the original structure and the modified structure by no more than 5%.
As a further procedure, it is recommended to clarify with the Federal Office of Transport which verifications are required for an operating licence.

Urheberrechtshinweis