Entwicklung alternativer Profilquerschnitte für Dachlangträger : Einfluss der Winkellage der Trägheitshauptachsen von Dachlangträgern auf die Verformungen und Beanspruchungen der Wagenkastenstruktur

Abstract

Im Mittelpunkt der vorliegenden Diplomarbeit stehen die Deformationen des Dritteleinstiegs mit besonderem Augenmerk auf die des Dachlangträgers des Reisezugwagens namens Railjet. Dadurch, dass die Tragfähigkeit der Seitenwände durch die Türöffnungen geschwächt ist, ist der Dachlangträger stärker auf Querkraft-Biegung belastet. Zufolge der hohen Querkräfte und der ungünstigen Lage der Hauptträgheitsachsen bzw. die des Schubmittelpunktes des Dachlangträgers kommt es zu unerwünschten Deformationen des Wagenkastens. Das Ziel der vorliegenden Diplomarbeit ist, ein leicht handhabendes Softwaretool zu entwickeln, mit dessen Hilfe Querschnittsformen mit günstigeren mechanischen Eigenschaften gefunden werden können. Die Auswirkung der neuen Querschnittsformen auf die Deformation des Dachlangträgers wird zuerst anhand von Detailmodellen unter Vertikalbelastung untersucht. Danach werden die neuen Dachlangträger in ein bestehendes Gesamtfahrzeugmodell des Railjets mit Dritteleinstieg eingebaut. Damit wird verifiziert, ob die Auswirkung der schiefen Hauptträgheitsachsen wirklich unterbunden wurde oder ob es durch andere Bauteile weiterhin zu unerwünschten Deformationen kommt. Während der Entwicklung musste darauf geachtet werden, dass die vorhandene Dachstruktur wegen Gewichtsreduktion soweit wie möglich vereinfacht werden muss bzw. müssen Bauteile/Aussteifungen an die neue Querschnittsgeometrie des Dachlangträgers angepasst werden. Aus den FE-Analysen hat es sich ergeben, dass die Deformationen im Bereich des Dritteleinstiegs zufolge der günstigeren Querschnittsgeometrie des Dachlangträgers deutlich geringer geworden sind. Weiters wurde nachgewiesen, dass sich die neuen Querschnitte auch auf die innere Beanspruchung der Türsäule günstig auswirken können.

The focus of the present master thesis is on the deformation of the entrance door between the bogies, with special attention given to the cantrail of the driving-cab named Railjet. Due to the doorway is the load carrying capacity of the sidewalls reduced and the cantrails are subjected to higher bending loads. The high shear forces, the unfavourable position of the main axis of inertia respectively of the center of shear of the cross section of the cantrail lead to undesirable deformations of the car body. The aim of this diploma thesis is to develop a software tool, with the help of which new cantrail-cross sections with favourable mechanical property can be generated. The effect of the new cross sections on the deformation of the cantrail will be investigated on the basis of detail models, which are subjected to a vertical single force. After that the new cantrails will be built in an existing global FE-model of the driving car. This will be verified, whether the effects of the unfavourable position of the main axis of inertia and that of the shear center has been eliminated. If the main S-shaped called deformation is still present, it will be investigated which parts can be resposible for it. During the development of the new cantrails you have to pay attention to the weight of the car body. If it is possible, the weight of the structure has to be reduced. It follows from the FE-analysis, that the deformations in the near of the entrance door are notable decreased. Furthermore the results show, that the new cross sections might have a positive effect on the stresses in the door pillars.