Meridian- Triebwagen

[Jan Eisold]

Hallo,

das Problem ist Resonanz, nicht Interferenz ! Wird ein System durch einen Erreger zu Schwingungen angeregt und ist die Erregerfrequenz der Eigenfrequenz des Systems nahe oder gleich, tritt Resonanz auf, d.h. maximale Amplituden (Ausschläge). Abhängig vom System können das ganz unterschiedliche Schwingungen sein, harmlose und weniger harmlose. Gefährlich sind sie dann, wenn sie destruktiv wirken, d.h. vereinfacht gesprochen zu Materialermüdung führen.

Interferenz ist die Überlagerung mehrerer Elementarwellen in einem Punkt mit phasen- und frequenzabhängigem Effekt, also Verstärkung oder Auslöschung/Abschwächung. Siehe Interferenzmuster von Licht z.B. an Gitter oder Spalt aus dem Physikunterricht. [img]icon_smile.gif[/img]

MfG Jan

[Mirko Cisar]

Howdie!

Das resonante Gegenstück zur Interferenz-Monsterwelle ist übrigens die Resonanzkatastrophe, bei der die Erregerfrequenz das Objekt in immer stärkere Schwingung versetzt, bis "irgendwas katastrophales" passiert. Im einfachsten Fall platzt z.B. ein Glas, das auf einem Lautsprecher steht, im schlimmsten Fall stürze besagte Brücke unter einer Garnison ein und reißt 224 französische Soldaten in einen gleichschrittigen Tod...

Edit: Mit Materialermüdung hat das außerdem gar nix zu tun, da merkt man, wer was von Ingenieurwissenschaften versteht und wer nicht [img]icon_wink.gif[/img] Material "ermüdet" unter jeglicher Art von wechselnder Belastung, egal ob's schwingend, stoßartig oder schwellend.

Mirko

[Jan Eisold]

Rein physikalisch umfasst Materialermüdung irreversible Formveränderungen, Bruch usw. durch jegliche Einwirkungen, egal ob "normale Betriebsbelastung" oder "Überbelastung". [img]icon_wink.gif[/img]

MfG Jan

[Mirko Cisar]

Faaaaalsch!

Der durch Materialermüdung herbeigeführte Ausfall heißt auch "Dauerbruch" und dabei wird das Material von einem Haarriß oder einer Kerbe (das hat nix mit schnitzen zu tun sondern mit schlechter Bauteilgeometrie) ausgehend Mikrometer um Mikrometer geschwächt, bis das ursprünglich korrekt dimensionierte Bauteil unterdimensioniert ist und ausfällt. Ein Dauerbruch hat einen sehr glatten Anfang, bevor dann die Oberfläche in der bei Versagen schlagartig gebrochenen Zone rauh wird.
Bei Materialermüdung ist auch immer ein Dauerbruch das Schadbild, egal ob Torsion, Zug oder Biegung vorlag.

Bauteilversagen durch direkte Unterdimensionierung (und wenn die Konstruktion durch resonante Schwingung über die Auslegung hinaus wächst, dann ist das auch eine Art der Unterdimensionierung), kann verschiedenste Formen annehmen, wobei die Deformation und der Spannungsbruch die offensichtlichsten sind.
Im Gegensatz zum Dauerbruch kann der Spannungsbruch nur bei Zugbelastung oder Torsionsbelastung enststehen. Die Bruchstelle ist bei Zug eingeschnürt (oder plain Text: die Bruchstelle ist dünner als das Ausgangsbauteil) und der Bruch ist über die gesamte Fläche rauh. Bei Torsion ist die Bruchebene nicht senkrecht zur Bauteilachse sondern in einem meist ziemlich genau 45° Winkel.

Disclaimer: oben genannte Regeln gelten nur für Metalle und Kunststoffe ohne Einschränkungen, Kristalle und unterkühlte Flüssigkeiten (Glas) können sich anders verhalten. Aber wer baut schon Eisenbahnfahrzeuge aus Kristall oder Vollglas? [img]icon_biggrin.gif[/img]

Mirko

[Ronny Kraus]

Also ich wette, dass beide nicht in der Lage wären, nen simplen Nagel in die Wand zu schlagen.... [img]icon_wink.gif[/img]

[Jan Eisold]

Dafür könnten wir hinterher berechnen, woran es lag ! [img]icon_razz.gif[/img]

MfG Jan
[img]icon_wink.gif[/img]

[Sascha Claus]

<table width="90%" cellspacing="1" cellpadding="3" border="0" align="center"><tr> <td><span class="genmed">Zitat:</span></td></tr><tr><td class="quote">Also ich wette, dass beide nicht in der Lage wären, nen simplen Nagel in die Wand zu schlagen.... [img]icon_wink.gif[/img]</tr></td></table>
In die Wand des Meridians?

Zudem ist das kein Problem für alle Wände, die als Luft definiert sind, unter der Voraussetzung, dass die Luft, in der die beiden sich aufhalten, die Wand sei.

[Mirko Cisar]

Tja, Ronny - schon verloren. Ich restauriere Autos, führe "HUs" an Fahrrädern durch (Vollzerlegung, Wartung, Teiletausch, Zusammenbau), habe seit 1994 gerade einmal zwei Komplett-PC-Systeme gekauft und diese dann durch Aufrüstung von Einzelkomponenten am Leben erhalten (wobei derzeit nur noch das Gehäuse vom letzten Komplettsystem 1997 stammt) und einiges mehr.
Einen Nagel in eine Wand zu bekommen ist da dann eine der kleineren Übungen.

[Markus Klingsiek]

<table width="90%" cellspacing="1" cellpadding="3" border="0" align="center"><tr> <td><span class="genmed">Zitat:</span></td></tr><tr><td class="quote">Einen Nagel in eine Wand zu bekommen ist da dann eine der kleineren Übungen.</tr></td></table>

Eben da liegt ja das Problem. Kleine Übung, große Wirkung. *g* So ein kleiner, süßer, nliedlich da liegender Nagel wird oft in seiner Boshaftigkeit unterschätzt (oder die Härte der Wand). So ein Nagel leidet nämlich ziemlich schnell unter Materialermüdung, fürchte ich...

Kleiner handwerklicher Tipp am Rande: Nagel mit einer Zange festhalten, dann klappts häufiger *g*

Da fällt mir ein... kann man mit einem Nagel und einem Hammer (bzw. mehren davon) eigentlich auch eine Resonanzkatastrophe auslösen?

Oder kann mann, wenn mehrere Leute versuchen, einen Nagel in die Wand zu schlagen, eine Monsterwelle erzeugen?

Muss ich die Wand dazu erst selbst in Schwingung versetzen?

Fragen über Fragen...

[Mirko Cisar]

Howdie!

Ernst gemeinte Antworten auf nicht so ernst gemeinte Fragen:

Ja, man kann jedes schwingungsfähige Objekt mittels Resonanzkatastrophe zerstören - und auch eine Wand hat eine Eigenfrequenz.

Nein, man kann keine Monsterwelle erzeugen, egal, wie die Wand schwingt und wie viele Leute einen Nagel reinschlagen. Für eine Monsterwelle brauchst Du ein Erdbeben oder Seewellen in Überlagerung. Und wenn Du von der Wand ausgehst, dann kommt die Schwingung nicht weit, weil Fundament, Erdboden, Meeresboden alle eine andere Resonanzfrequenz haben. Seewellen entstehen vorrangig durch Wind und den bekommst Du beim Nagel einschlagen auch nicht hinreichend erzeugt.

Mirko

(der auch schon in einem anderen Forum ernste Antworten auf die berühmten Fragen a la "Wenn Alleskleber alles klebt, warum dann nicht die Innenseite der Tube?" beantwortet hat und noch nicht mal alleine dabei war)

[Markus Klingsiek]

<table width="90%" cellspacing="1" cellpadding="3" border="0" align="center"><tr> <td><span class="genmed">Zitat:</span></td></tr><tr><td class="quote">Nein, man kann keine Monsterwelle erzeugen, egal, wie die Wand schwingt und wie viele Leute einen Nagel reinschlagen. Für eine Monsterwelle brauchst Du ein Erdbeben oder Seewellen in Überlagerung. Und wenn Du von der Wand ausgehst, dann kommt die Schwingung nicht weit, weil Fundament, Erdboden, Meeresboden alle eine andere Resonanzfrequenz haben. Seewellen entstehen vorrangig durch Wind und den bekommst Du beim Nagel einschlagen auch nicht hinreichend erzeugt.</tr></td></table>

Schade [img]icon_lol.gif[/img] [img]icon_twisted.gif[/img]
Na ja... eher leidet wohl die Wand an Materialermüdung...

[isahere]

Jetzt mal eine Frage:

"Ja, man kann jedes schwingungsfähige Objekt mittels Resonanzkatastrophe zerstören - und auch eine Wand hat eine Eigenfrequenz."

Auch wenn ich die Sachverhalte etwas vereinfacht dargestellt habe ... was habe ich anders geschrieben?

Von allen denen, welche hier mechanisches Grundwissen platttreten, Dauerbruch, Gewaltbruch - was heißt denn eine zu geringe Eigenfrequenz mehr, als dass der Triebwagen durch Stöße mit einer Frequenz in einer Umgebung um die 10,72 Hz mächtig zu klappern beginnt, was im Schwingbruch einzelner Bauteile enden kann, und, wenn man die Frequenzkatastrophe "erwischt", alles auseinanderbricht?

Etwas aus Lehrbüchern abtippen kann jeder.

[Mirko Cisar]

Ich habe Dir ja auch nicht widersprochen - habe Dich allerdings auch nicht bestätigt. Der Sachverhalt ist in der Theorie richtig. Ob er auch zutreffend ist, ist mir nicht bekannt.
Aber vielleicht kann Jan was dazu sagen, der hat schließlich Deine physikalische Grundlage angezweifelt...

Mirko

[Jan Eisold]

Hallo,

ich habe dir, isahere, auch nicht direkt wiedersprochen, nur erscheinen mir deine Formulierungen ziemlich unfachlich (könnte wohl aus irgendeiner Klausur von jemandem stammen, der nicht genau weiß, worum es eigentlich geht) und außerdem fehlerhaft. Darum schrieb ich auch, dass du vermutlich "keine Ahnung" davon hast. Beispielsweise muss mir mal jemand erklären, wie man von einer Eigenfrequenz von 10,72 Hz auf eine Schwingungsdauer von "knapp 0,2s" kommt ? Übrigens auch wieder so eine fachlich haarsträubende Formulierung... [img]icon_wink.gif[/img]
Die 10,72 Hz sind zudem ein theoretischer Wert. In der Praxis sieht das womöglich noch etwas anders aus, wenn sich verschiedene Faktoren überlagern (Massenverteilung durch Fahrgäste, Fahr-/Seitenwinde, Erschütterungen durch Fahrweg, ...). Natürlich kann man auch einen Meridian mittels Resonanzkatastrophe zerstören. Vorraussetzung dafür ist aber u.a. auch, dass genügend Energie zugeführt wird. Von zwei, drei Hammerschlägen, wie von dir angedeutet, bricht so ein Fahrzeug sicher nicht auseinander, auch wenn man die Resonanzfrequenz treffen würde. Vielmehr wird erst durch kontinuierliche, andauernde Energiezufuhr ein Teil des Zuges (immer wieder) zu solchen Schwingungen angeregt, die letztlich zum Bruch führen. Und dann ist auch noch die Frage, wo der Bruch auftritt.

<table width="90%" cellspacing="1" cellpadding="3" border="0" align="center"><tr> <td><span class="genmed">Zitat:</span></td></tr><tr><td class="quote">Etwas aus Lehrbüchern abtippen kann jeder. </tr></td></table>
Nur versteht scheinbar nicht jeder, wie es wirklich funktioniert.

MfG Jan

[isahere]

Mit Hammerschlägen kann man das Fahrzeug schon schwingen lassen.

Aber es hätte schon etwas urkomisches, wenn ein Fahrzeug nur dann sicher im Betrieb ist, wenn es voller Fahrgäste ist ... und ansonsten droht, auseinander zu fallen oder ständig defekt ist, weil sich Schweißnähte oder andere Fügeverbindungen lösen und sich Teilmassen auf den Weg durch den Zug machen.