[논문]레일체결장치용 방진패드의 피로거동에 관한 해석적 연구

최정열

doi:10.17703/jcct.2021.7.2.405

레일체결장치용 방진패드의 피로거동에 관한 해석적 연구
Analytical Study on Fatigue Behavior of Resilient Pad for Rail Fastening System 원문보기

Journal of the convergence on culture technology : JCCT = 문화기술의 융합, v.7 no.2, 2021년, pp.405 - 410

최정열 (동양대학교 건설공학과)

초록
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본 연구에서는 레일체결장치용 방진패드의 사용수명 및 스프링강성을 평가하고자 비선형 재료모델 및 피로하중조건을 적용한 유한요소해석을 수행하였다. 피로해석 결과, 초기조건 대비 스프링강성의 변화율은 약 16%로 나타나 피로경화가 발생된 것으로 분석되었다. 방진패드의 길이방향으로 발생되는 응력은 중앙부와 외곽부(Edge)의 발생응력의 차이가 약 10배 이상 발생되었다. 또한 중앙부 보다 외곽 경계부의 등가응력이 2배 이상 크게 발생하는 것으로 분석되었다. 따라서 실제 사용조건에서 방진패드의 손상 및 변형 취약부는 방진패드의 모서리부분인 것으로 분석되었다. 피로해석을 통해 산출된 반복횟수에 따른 방진패드의 등가응력을 이용하여 방진패드의 피로수명선도를 도출하였다. 본 연구에서 도출한 방진패드의 피로수명선도를 이용하여 향후 다양한 하중조건에서 방진패드의 등가응력을 산출하여 해당조건에서의 피로수명을 예측하는 데에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, a finite element analysis was performed applying a nonlinear material model and fatigue load conditions to evaluate the service life and spring stiffness of the resilient pad for rail fastening system. As a result of the fatigue analysis, the rate of change in spring stiffness compared to the initial condition was about 16%, indicating that fatigue hardening occurred. As for the stress generated in the longitudinal direction of the resilient pad, the difference between the stress generated at the center and the edge was about 10 times or more. In addition, it was analyzed that the equivalent stress of the outer boundary was more than twice as large as that of the central part. Therefore, it was analyzed that the damage and deformation of the resilient pad are the corners of the resilient pad under actual service conditions. The fatigue life diagram of the resilient pad (S-N curve) was derived using the equivalent stress of the resilient pad according to the fatigue cycles. Using the fatigue life diagram of the resilient pad derived in this study, it is considered that it can be used to predict the fatigue life under the relevant conditions by calculating the equivalent stress of the resilient pad under various load conditions.

주제어

표/그림 (6)

그림 그림 1. 방진패드의 유한요소 모델 Figure 1.　FE model for PUR pad
그림 그림 2. 방진패드의 비선형 재료 모델(Uniaxial test) Figure 2.　Non-linear material model for PUR pad(Uniaxial test)
그림 그림 3. 피로하중적용에따른방진패드의변위해석결과 Figure 3. Analytical results of displacement of PUR pad by fatigue loading
표 표 1. 방진패드 해석모델의 재료적 특성치 Table 1. Material properties of PUR pad in FE model
그림 그림 4. 피로하중적용에따른방진패드의응력해석결과 Figure 4. Analytical results of principal and equivalent stresses of PUR pad by fatigue loading (k_fat=19.88kN/mm)
그림 그림 5. 방진패드의피로해석결과 Figure 5. Fatigue analysis results of PUR pad

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