Fracture Behavior of Rail Steel under Mixed Mode Loading

혼합모드하에서의 레일강의 파괴거동

Actual load acting on rail surface in the track is the combined mode loading due to the contact rolling load of the wheels. To investigate the fracture behavior on rail steel under combined modes I and II, fracture tests were performed by using the test jigs and fracture specimen which were designed by Richard. The analysis results of experimental fracture data were compared with various fracture criteria that have been introduced for determination of the crack propagation direction and the critical stress of fracture of a crack submitted to a mixed mode loading. From the results, it was shown that the actual crack propagation direction of rail steel agree with the crack propagation directions predicted by maximum tangential stress criterion and strain energy density criterion, and that fracture criterion follows principal strain criterion.

열차 바퀴의 접촉하중에 의해 레일이 받는 하중형식은 모드 I과 모드 II가 조합된 혼합모드 하중 상태로서 본 연구에서는 레일강의 피로파괴거동을 규명하기 위해 Richard가 개발한 혼합모드 파괴시험편 및 시험 지-그(Jig)를 이용하여 파괴시험을 실시하였으며 그 결과로부터 혼합모드에 대한 용력강도계수의 상관관계를 이용하여 균열성장경로를 평가하고 기제안된 다양한 파괴기준을 비교하였다. 그 결과, 레일강의 균열성장경로는 최대원주응력설과 변형에너지밀도설을 파괴기준은 주변형률설을 따름을 알 수 있었다.