A Study on the Life Span Prediction of Railroad Wheels caused by Rolling Contact Fatigue

철도차륜의 구름접촉피로에 의한 수명예측에 관한 연구

The crack that occurs on the wheels of railroad cars can be categorized into a surface crack that starts from the surface or a subsurface crack that starts from the inside and can be detrimental to safe railroad operations. Therefore, estimating the growth life span of this type of crack is very important. In this research, the stress distributions, displacements, and the growth-life spans of both surface cracks and subsurface cracks have been studied. By using the finite element analysis, especially in the life span prediction process, the stress conditions and the stress intensity factors of the crack tip have been discovered. The Paris formula has been used to analyze the growth-life span prediction.

철도차량의 차륜에서 발생하는 크랙은 표면으로부터 개시하는 표면크랙, 내부에서 개시하는 내부크랙으로 나눌 수 있고, 이들 크랙은 철도의 안전운행에 위험요소가 된다. 그러므로 이들 크랙의 성장수명 판단은 매우 중요하다. 본 연구에서는 철도차륜의 표면크랙 및 내부크랙의 응력분포상태, 변위 및 성장수명을 연구하였다. 특히 내부 및 표면크랙에 대해 유한요소해석을 실시하여 크랙선단의 응력상태, 변위, 응력확대계수를 찾아내었고, 이를 바탕으로 Paris 공식을 사용하여 성장수명을 예측하였다.