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dc.contributor.advisorZehn, Manfred W.-
dc.contributor.authorJahan Tigh Kuchak, Alireza-
dc.date.accessioned2020-02-18T09:21:40Z-
dc.date.available2020-02-18T09:21:40Z-
dc.date.issued2020-
dc.identifier.urihttps://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/10725-
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.14279/depositonce-9622-
dc.description.abstractOne of the major problem in the development of railway network is track noise. Control of the noise pollution is an important environmental concern in urban areas. Rolling noise is one of the major sources of noise, and rail dampers as an extra installed-mass on the rail are a common method to reduce the rail vibration and consequently rail noise. In most cases, the experimental results from field test are used to assess the effect of damper and improve its performance. Since the field test is very expensive and time-consuming, in this thesis, a new lab-scaled model is proposed for both experiment and modelling to study the sensitivity of damper parameters on the rail damping and to improve its performance. The model proposed in this study is validated and can be used for rail damper assessment. First, modeling and model updating of the damper received from Schrey & Veit company are conducted to employ it in the tool proposed here. The comparison of the initial FE model of the damper with the experimental modal analysis shows low MAC values and high eigenfrequency differences which indicates clearly that the FE model is deficient. Therefore, to improve the initial FE model of the damper, three sets of experimental modal analyses are performed as a reference for model updating of the damper. In this model improvement, a python script of the entire damper model (containing all components; platform, upper layers and bolts) is developed, and the radius of the contact areas in the cone pressure area around each bolt between the damper layers is then parameterized. The most significant improvement of MAC values and eigenfrequencies is obtained for the radius of 17.4 mm. Following finding the best radius for the contact area, the final preferred model for damper is employed to evaluate the damper’s parameters in order to increase the rail decay rate. To assess the sensitivity of the rail decay rate (in the new lab-scaled model) to the different damper parameters, a sensitivity study is conducted. The effects of Young’s modulus, rubber thickness, damping loss factor, pre-force, and steel thickness are investigated. It is found out that the model with the rubber Young’s modulus of 7 MPa, rubber thickness of 10 mm, loss factor of 0.45, pre-force (in bolts) of 3000 N, and added steel thickness of 3 mm shows the largest decay rate. The Young’s modulus demonstrates the greatest effect, however, the pre-force shows the minimum effect on rail decay rate. The model is then validated with a six-meter rail with 20 dampers (standard method), and at least the two parameters of Young’s modulus and the pre-force show the similar effect in comparison with a one-meter rail with two dampers. This method provides a tool to assess the rail dampers and improve its performance.en
dc.description.abstractEines der Hauptprobleme bei der Entwicklung des Eisenbahnnetzes ist der Gleislärm. Die Kontrolle der Lärmbelastung ist ein wichtiges Umweltanliegen in städtischen Gebieten. Rollgeräusche sind eine der Hauptlärmquellen und Schienendämpfer als zusätzliche Masse auf der Schiene sind eine gängige Methode zur Reduzierung der Schienenschwingungen und damit des Schienenlärms. In den meisten Fällen werden die experimentellen Ergebnisse aus dem Feldversuch verwendet, um die Wirkung des Dämpfers zu beurteilen und seine Leistung zu verbessern. Da der Feldversuch sehr teuer und zeitaufwendig ist, wird in dieser Arbeit ein neues Modell im Labormaßstab sowohl für Experimente als auch für die Modellierung vorgeschlagen, mit dem die Empfindlichkeit der Dämpfungsparameter bezüglich der Schienendämpfung untersucht und die Dämpfungsleistung verbessert werden kann. Die in dieser Studie vorgeschlagene Methode ist ein validiertes Werkzeug zur Bewertung von Schienendämpfern. Zunächst werden eine Modellierung und ein Model Updating des von der Firma Schrey & Veit erhaltenen Dämpfers durchgeführt, um ihn in der hier vorgeschlagenen Methode einzusetzen. Der Vergleich des ursprünglichen FE-Modells des Dämpfers mit der experimentellen Modalanalyse zeigt niedrige MAC-Werte und hohe Eigenfrequenzdifferenzen, was deutlich zeigt, dass das FE-Modell unzureichend ist. Deswegen werden drei Versuchsreihen experimenteller Modalanalyse als Referenz für das Model Updating des Dämpfers durchgeführt, um das anfängliche FE-Modell des Dämpfers zu verbessern. Im Zuge dieser Modellverbesserung wird ein Python-Skript des gesamten Dämpfermodells (mit allen Komponenten – Plattform, obere Schichten und Schrauben) entwickelt und der Radius der Kontaktflächen im Kegeldruckbereich um jede Schraube herum zwischen den Dämpfungsschichten parametrisiert. Die signifikanteste Verbesserung der MAC-Werte und der Eigenfrequenzen ergibt sich für den Radius von 17,4 mm. Mit dem optimierten Radius für die Kontaktfläche wird das angepasste Modell für den Dämpfer verwendet, um die Parameter des Dämpfers zu bewerten und die Abklingrate der Schiene zu erhöhen. Zur Beurteilung, wie empfindlich das neue Modell im Labormaßstab (1 Meter Schiene mit zwei Dämpfern) auf verschiedene Modellparameter reagiert, wird eine Sensitivitätsstudie durchgeführt, bei der die Auswirkungen von Elastizitätsmodul, Gummidicke, Dämpfungsfaktor, Vorspannung und Stahldicke auf die Abklingrate der Schiene untersucht werden. Die größte Abklingrate zeigt sich bei einem Modell mit dem Elastizitätsmodul von Gummi von 7 MPa, einer Gummidicke von 10 mm, dem Dämpfungsfaktor von 0,45, einer Vorspannkraft (in den Schrauben) von 3000 N und einer zusätzlichen Stahldicke von 3 mm. Der Elastizitätsmodul zeigt den größten Effekt, die Vorspannung zeigt jedoch den geringsten Effekt auf die Abklingrate der Schiene. Das Modell wird dann mit einer 6 Meter langen Schiene mit 20 Dämpfern validiert (Standardverfahren), wobei die beiden Parameter Elastizitätsmodul und Vorspannung einen ähnlichen Effekt wie bei der Schiene mit 1 Meter Länge und zwei Dämpfern zeigen. Diese Methode bietet ein Werkzeug zur Bewertung von Schienendämpfern und zur Steigerung ihrer Leistung.de
dc.language.isoenen
dc.rights.urihttp://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/en
dc.subject.ddc620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeitende
dc.subject.otherrail damperen
dc.subject.othermodel updatingen
dc.subject.otherModal Assurance Criterion (MAC)en
dc.subject.otherdecay rateen
dc.subject.otherfinite element modelingen
dc.subject.otherFE Modellde
dc.subject.otherSchienenschwingungende
dc.subject.otherSchienendämpferde
dc.subject.otherModalanalysede
dc.subject.otherAbklingratede
dc.titleNumerical and experimental investigation of the assessment of rail damper parameters with a new lab-scaled modelen
dc.typeDoctoral Thesisen
tub.accessrights.dnbfreeen
tub.publisher.universityorinstitutionTechnische Universität Berlinen
dc.contributor.grantorTechnische Universität Berlinen
dc.contributor.refereeZehn, Manfred W.-
dc.contributor.refereeHecht, Markus-
dc.contributor.refereeGramowski, Christoph-
dc.date.accepted2019-12-20-
dc.title.translatedNumerische und experimentelle Untersuchung zur Beurteilung von Schienendämpferparametern mit einem neuen Modell im Labormaßstabde
dc.type.versionacceptedVersionen
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