Konstruktionsoptimierung von Zugdecken und Bildschirmgondeln: Gewährleistung von Konformität und Festigkeit in Schienenfahrzeugen.

Erhöhung der strukturellen Integrität von Regionalzügen

In der Eisenbahnindustrie sind die strukturelle Integrität und die Einhaltung strenger Sicherheitsnormen von entscheidender Bedeutung, um die Haltbarkeit, Zuverlässigkeit und Sicherheit der Komponenten von Personenzügen zu gewährleisten. Angesichts der steigenden Nachfrage nach leichteren, stärkeren und effizienteren Konstruktionen, benötigen die Hersteller fortschrittliche technische Lösungen, um ihre Produkte anzupassen, zu validieren und zu optimieren.

Wir bei Endego sind auf die Analyse, Bewertung und Strukturoptimierung von Eisenbahnkomponenten unter Verwendung der Finite-Elemente-Methode (FEM) spezialisiert. Neulich, im Rahmen einer Zusammenarbeit mit dem Kunden führte Endego Team eine umfassende Festigkeitsanalyse und Optimierung der inneren Decken- und Bildschirmgondelstruktur für einen Regionalzug durch und stellte die vollständige Einhaltung der Bahntechniknormen sicher.

Projektherausforderung: Einhaltung strenger Bahnnormen

Der Kunde suchte eine gründliche Festigkeitsbewertung der folgenden Strukturen:

• Die innere Deckenkonstruktion inklusive Befestigungssystem.
• Die Deckengondeln für Bildschirme.

Diese Komponenten mussten die Anforderungen der Norm EN 12663-1 erfüllen, einer wichtigen Norm für Schienenfahrzeuge, welche die strukturelle Integrität unter statischer und dynamischer Belastung im Normalbetrieb und bei außergewöhnlichen Ereignissen regelt. Darüber hinaus mussten Schweiß- und Schraubverbindungen den folgenden Normen und Richtlinien entsprechen:

• DVS 1612 und DVS 1608 (Dauerfestigkeit von Schweißverbindungen für Bahnanwendungen)
• VDI 2230 (Schraubverbindungen und ihre Optimierung)

In Fällen, in denen die Strukturen nach der Erstprüfung diese Festigkeits- und Haltbarkeitskriterien nicht erfüllten, wurde das Endego-Team damit beauftragt, ihre Struktur zu optimieren und gleichzeitig eine einfache Herstellung und Kosteneffizienz sicherzustellen.

Unser Ansatz: Fortschrittliche technische Simulationen und Strukturoptimierung

Um die Anforderungen des Kunden zu erfüllen, wendete das CAE Team für virtuelle Validierung von Endego hochpräzise Finite-Elemente-Analysen (FEA) und Feinmodellierungstechniken für Verbindungsstellen an.

Wichtige Schritte der Analyse:

1. Erstellung detaillierter FE-Modelle:
   • Computermodelle der Deckenkonstruktion und der Bildschirmgondeln wurden entwickelt, welche Materialeigenschaften, Strukturgeometrie und Lastbedingungen berücksichtigen.
   • Die Schweiß- und Schraubverbindungen wurden mit realistischen Bindungen modelliert, um die tatsächlichen Betriebsbedingungen genau zu simulieren. 
2. Festigkeits- und Konformitätsbewertung:
   • Die Strukturen wurden unter realen Betriebslasten analysiert, darunter Vibrationen, zyklische Spannungen und statische Lasten.
   • Um zu ermitteln, ob die Strukturen die Anforderungen der Norm EN 12663-1 und der anderen relevanten Richtlinien erfüllen, wurden Versagensvarianten ausgewertet, wie übermäßige Verformungen, Spannungskonzentrationen und Verbindungsschwächen.
3. Strukturoptimierung:
   • In enger Zusammenarbeit mit dem Ingenieurteam vom Kunden optimierten die Spezialisten von Endego die Strukturparameter und Verbindungskonfigurationen, um die Festigkeit zu erhöhen und gleichzeitig die Herstellbarkeit beizubehalten.
   • Materialstärke, Platzierung der Verstärkungen und Auswahl der Befestigungselemente wurden optimiert, um die Haltbarkeit ohne übermäßige Gewichtszunahme zu verbessern. 

Durch simulationsgeleitete Optimierung wurden die Decken- und Bildschirmgondelstrukturen des Zuges erfolgreich modifiziert und angepasst, um eine vollständige Einhaltung der Normen der Bahnindustrie zu erreichen.

Projektergebnis: Zuverlässige, konforme und skalierbare Zugkomponenten

Die vom Endego-Ingenieurteam bestätigten, festigkeitsoptimierten Decken- und Gondelstrukturen gewährleisten einen sicheren und störungsfreien Betrieb über Jahre hinweg. Die wichtigsten Vorteile für den Kunden sind:

• Vollständig konforme Bahnkomponenten, erfüllen die strengen europäischen Anforderungen.
• Erhöhte strukturelle Integrität, um langfristigen Betriebslasten und Vibrationen standzuhalten.
• Höhere Produktivität der komplexen Eisenbahnkomponenten unterstützt Geschäftsexpansion.
• Stärkung der Partnerschaft mit dem wichtigen Hersteller von Personenzügen und so Stärkung der Position des Kunden in der Branche.

Durch die Bereitstellung einer CAE-Analyse half Endego dem Kunden, die Konstruktionsvalidierung zu rationalisieren, die Leistung der Strukturen zu optimieren und das Risiko von Fertigungs- und Montagefehlern zu reduzieren.

Bei Endego bieten wir Strukturoptimierung, technische Simulation und Konformitätsprüfung für Bahn-, Automobil- und Industrieanwendungen. Unsere Expertise in FE-Modellierung, Schweissverbindungsanalyse und Dauerfestigkeitsbewertung hilft den Herstellern, die Produktsicherheit, Haltbarkeit und Kosteneffizienz zu verbessern.

Wenn Ihr Unternehmen technische Unterstützung bei der Konstruktion von Schienenfahrzeugen, der Bewertung der strukturellen Integrität oder der Komponentenoptimierung sucht, kontaktieren Sie uns noch heute! Unser Team steht bereit, um Sie dabei zu unterstützen, bei Ihren Projekten höchste Leistungs- und Sicherheitsstandards zu erreichen.

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