Modellbasierte Korrelation zwischen dem elektrischen Widerstand und der Versetzungsstruktur des ermüdungsbeanspruchten ICE-Radstahls R7

Kurzfassung Eine gewichtsoptimierte Bauteilauslegung und ausfallsichere Abschätzung der Lebensdauer metallischer Werkstoffe sowie Bauteile setzen ein umfassendes Verständnis der Ermüdungsvorgänge und eine systematische Untersuchung des Ermüdungsverhaltens voraus. Dies wird umso bedeutender, wenn es um die Auslegung hochbeanspruchter komplexer Bauteilgeometrien geht, wie sie im Rad-Schiene-System im Hochgeschwindigkeitspersonenverkehr eingesetzt werden. Zur Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens und der strukturmechanischen Prozesse werden üblicherweise mechanische Spannungs-Dehnungs-Hysteresis-Messungen, aber zunehmend auch verschiedene Arten von Temperatur- und elektrischen Widerstandsmessungen eingesetzt. Insbesondere die elektrische Widerstandsmessung führt zu einem wesentlichen Informationsgewinn, da bereits mikrostrukturelle Veränderungen detektiert werden können, die z. B. auf Veränderungen der Versetzungsdichte und -struktur beruhen. Zudem können diese resistiven Messverfahren auch in Einstufenversuchen mit lastfreien Unterbrechungen und in Betriebslastversuchen zur Charakterisierung des Schädigungsverlaufs herangezogen werden. Im Rahmen dieses Artikels wurden für den ICE-Vollradstahl R7 Kennwerte der (spezifischen) elektrischen Widerstandsänderung ermittelt und beanspruchungs- bzw. lastspielzahlabhängig mit der Veränderung der röntgenografisch ermittelten Versetzungsdichte korreliert.