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Hallo,

ich muss die Abkühlung und die sich dabei ergebende, bleibende Verformung einer Eisenbahnschiene mit ANSYS Workbench 11 berechnen. Nach etwas ausprobieren bekomme ich die Abkühlungssimulation mit einer transienten thermischen Analyse schon relativ gut hin. Dabei habe ich die Berechnung aber stark vereinfacht: In der Realität liegt die Schiene auf der Seite und parallel dazu liegen in einem bestimmten Abstand weitere Schienen zum Abkühlen. Außerdem gibt es noch eine Wärmeübertragung auf die Auflage, auf der die Schienen liegen. In meiner Rechnung gebe ich in einem 1. Zeitschritt eine Anfangstemperatur von 900°C an und nehme diese Temperatur dann in einem 2. Zeitschritt weg und lasse dann die Schiene abkühlen. Ich habe überall die gleiche Konvektion angenommen (stimmt in der Realität natürlich nicht). Den Konvektionsverlauf habe ich mir selbst erstellt (mit Hilfe einiger Veröffentlichungen und Dissertationen), darin habe ich zusätzlich die Strahlung berücksichtigt (habe die Strahlung also nicht separat in Workbench eingegeben) und den Umwandlungspunkt des Gefüges (d.h. zwischen 601-620°C fällt der Wärmeübergangskoeffizient kurzzeitig massiv ab). Diese Berechnung stimmt auch relativ gut mit Messungen überein.

Jetzt möchte ich gerne die Verformung bzw. Krümmung der Schiene berechnen. Nur weiss ich nicht ganz genau wie. Ich habe mal eine statisch mechanische Analyse eingefügt. Ich kann mir damit dann zu jedem Zeitpunkt die Temperaturverteilung aus der trnasienten Analyse als Bedingung übernehmen und die Verformung berechnen lassen. Allerdings nützt mir das nicht viel da, wenn die Schiene am Ende auf Raumtemeraptur abgekühlt ist, es ja keine Temperaturdifferenzen mehr gibt. Ab einen gewissen Zeitpunkt verformt sich die Schiene nicht mehr, sondern es entstehen Eigenspannungen in der Schiene (an diesen Eigenspannungen wäre ich natürlich auch interessiert, wenn möglich).

Wäre schön wenn mir jemand dabei helfen könnte, oder mir Vielleicht auch ein paar Tipps geben. Ich bin mir auch nicht sicher ob das überhaupt so in Workbench funktioniert, bzw. ob vielleicht ein anderes Programm empfehlenswert wäre. Vielen Dank schon einmal.

mfg

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