Journal of the Korean Society of Safety (한국안전학회지)

The Korean Society of Safety (한국안전학회)
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Estimation of Fatigue Damage Due to Rolling Contact in a Railway Wheel Using FEM Analysis

유한요소법을 이용한 철도 차륜에서 구름 접촉으로 인한 피로손상 평가

  • Lee, Sang-Hoon (Department of Automotive Engineering, Seoul National University of Science and Technology) ;
  • Kim, Ho-Kyung (Department of Automotive Engineering, Seoul National University of Science and Technology)
  • 이상훈 (서울과학기술대학교 자동차공학과) ;
  • 김호경 (서울과학기술대학교 자동차공학과)
  • Received : 2010.06.24
  • Accepted : 2011.06.02
  • Published : 2011.06.30
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Abstract

Fatigue damage on the train wheel surface was estimated by considering the effect of friction coefficient of rolling on the contact surface between the wheel and rail during operation. From FEM analys, the maximum Tresca stress was 550.7 MPa at a depth of 2.07 mm under the maximum contact pressure ($P_{max}$ = 894.3 MPa) between wheel and rail. The maximum stress continued to increase along with the increase in the frictional coefficient. The fatigue initiation lifetime of the wheel by the rolling contact was predicted using the Smith-Watson-Topper (SWT) equation and the maximum principal strain equation (${\varepsilon}$-N).

Keywords

References

  1. 전현규, 이동형, 서정원, 권석진, "차륜-레일 구름 접촉에 의한 피로 손상 연구동향", 한국철도학회지, 제11권, 제4호, pp. 35-41, 2008.
  2. 마양수, "철도차륜의 구름접촉피로에 의한 수명예측에 관한 연구", 선문대학교 대학원 박사학위논문, 2006.
  3. 김청균, "레일-휠 접촉면 경사도에 따른 응력-변위량의 거동 특성에 관한 연구", 한국철도학회지, 제7권, 제3호, pp. 70-76, 2004.
  4. 서정원, 구병춘, 정흥채, "차륜-레일 접촉에 의한 차륜의 잔류응력 평가", 한국철도학회지, 제6권, 제2호, pp. 122-128, 2003.
  5. 구병춘, "차륜-레일 구름접촉에 의한 라체팅 모델링", 한국철도학회 논문집, 제11권, 제3호, pp. 311-316, 2008.
  6. Johnson K.L., Contact Mechanics, Cambridge University Press, 1985.
  7. 이희섭, "지하철 7호선 차륜의 구름 및 미끄럼 접촉으로 인한 피로손상 예측 연구", 서울산업대학교 철도전문대학원 석사학위논문, 2010.
  8. Sraml, M., Flasker, J. and Potrc, I., "Numerical procedure for predicting the rolling contact fatigue crack initiation", Int. J. of Fatigue, Vol. 25, pp. 585-595, 2003. https://doi.org/10.1016/S0142-1123(03)00019-7
  9. Bannantine, J. A., Comer, J. J. and Handrock, J. L., "Fundamentals of metal fatigue analysis", Prentice Hall, New Jersey. 1990.
  10. Zahavi, E. and Torbilo, V., "Fatigue design-life expectancy of machine parts", Florida, A Solomon Press Book by CRC Press, 1996.
  11. 이희성, "차륜-레일 시스템 인터페이스", 한국철도학회지, 제8권, 제3호, pp. 40-44, 2005.