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문제 정의
- 본 논문에서는 임의의 차륜/레일의 접촉 시뮬레이션 프로그램 개발 결과를 소개하였다. 접촉 해석 알고리즘은 임의의 비대칭, 비선형 형상을 고려할 수 있으며 전용 GUI 개발로 쉽게 사용할 수 있다.
- 본 논문에서는 임의의 형상을 갖는 차륜/레일의 접촉 특성을 쉽게 시뮬레이션할 수 있는 전용 프로그램을 개발하는 데 목적이 있다. 접촉해석 알고리즘은 비선형, 비대칭차륜/레일 형상의 접촉을 해석할 수 있는 미국 FRA의 알고리즘[8]에 기본을 두었고 GUI를 자체 개발하여 연계시킨다.
가설 설정
- 접촉 해석 알고리즘은 4단계로 구성된다. 1) 단계는 형상 데이터를 읽어서 4차 다 항식으로 근사화시키는 것이다. 4차 다 항식을 적용한 이유는 비선형 차륜/ 레일 형상을 근사화시키면서도 수학적으로 단순하여 형상의 기울기를 쉽게 구할 수 있기 때문이다.
- 4) 단계는 세대한 준선형화이다. 선형화하고자 하는 함수 7G)의 준선형화 공식은 식(13)과 같이 정의된다.
- 기존 선에는 또한 분기 구간, 교차구간이 전용선에 비하여 빈도가 높다. KTX도 시간에 따라 차륜의 형상이 변화될 것이다. 그러므로 KTX의 다양한 차륜, 레일형상에 따른 접촉 특성을 기본적으로 검토할 필요가 있는 것이다.
- 강체 구속임으로 차륜과 레일의 접촉에 있어서 침투는 발생하지 않는다는 조건이다. 둘째로는 차륜과 레일 측에서 형상의 기울기가 같다는 것이다. 셋째로는 공간상에서의 접촉점의 위치가 차륜과 레일 측에서 같다는 조건으로 다음과 같은 조건식으로 구성된다.
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