• 한국철도학회논문집
• /
• 제13권2호
• /
• pp.201-207
• /
• 2010

철도 레일의 누적통과톤수에 의한 교체주기기준은 레일의 휨 피로수명에 의해 결정된다. 레일의 휨 피로수명을 평가하기 위해서는 기본적으로 레일의 휨 피로거동(S-N선도)에 대한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 국내에서 사용되고 있는 50kg/m, 60kg/m 레일에 대하여 신품 및 사용 용접레일(모재부, 테르밋용접부, 가스압접부)로 구분하여 실물 휨 피로시험을 수행하였으며, 휨 피로시험결과를 바탕으로 파단유형 및 파단면 분석, 파괴 확률에 따른 휨 피로거동(S-N선도) 분석을 수행하였다. 이를 통해 레일종류별, 용접방법별, 신품 및 사용레일에 대한 S-N선도를 도출하였다. 이는 향후 누적통과톤수에 의한 레일 피로수명 평가를 위해 반드시 필요한 기초 자료로서 활용될 것으로 기대된다.

• 한국철도학회논문집
• /
• 제12권3호
• /
• pp.396-404
• /
• 2009

고속열차의 개발과 함께 구름접촉피로에 의한 레일의 피로균열 및 피로파괴에 대한 연구를 통해 주행안정성을 확보할 수 있는 방안 마련이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 Eisenmann의 근사계산식(실용식)을 이용하여 속도, 차륜반경, 궤도지지강성, 침목간격, 축중, 궤도품질에 따른 레일내부 발생응력을 검토하였다. 또한, 유한요소해석을 통해 초기균열의 길이 및 각도, 온도에 따라 레일두부에서 발생하는 전단응력을 검토하여 모드별 응력확대계수를 도출하였다. 이로써 고속철도 레일의 피로수명에 영향을 미치는 주요인자들을 확인하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
• /
• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.874-882
• /
• 2008

In a domestic, HSR-350x which has the maximum speed 350km/h was developed and then next, the next generation high speed train which has the maximum speed 400km/h has still been developing. With developing the next generation high speed railway, there need to be a general plan to make sure of dynamic safety though the a study on the crack and failure of rail by rolling contact fatigue. Therefore, this study investigated occurring stress of rail according to the track quality, train velocity, wheel radius, track stiffness, distance between sleepers, axial force using Eisenmann's equations. For the more, via the finite element method, it investigated shear force on the rail head which could be changed by the early crack length, angle and temperature. As a result, this study confirmed the main elements which effect on the fatigue life cycle of rail.

• 한국철도학회논문집
• /
• 제20권5호
• /
• pp.658-667
• /
• 2017

철도는 여객을 수송하기 위한 수단으로, 열차의 주행안정성과 탈선방지 등 절대적인 승객의 안전을 확보하는 것이 중요하다. 철도에서 사용하고 있는 레일은 여객을 안전하게 수송하는데 있어 가장 중요한 역할을 담당하는 궤도의 구성품이며, 안전을 위하여 레일의 피로, 파괴에 대한 신뢰성 확보가 엄격히 요구되고 있다. 본 논문에서는 콘크리트 궤도(STEDEF)의 현장측정을 통해 레일표면요철과 레일휨응력이 선형적인 상관관계가 있음을 확인하였으며, 레일표면요철, 궤도지지강성, 열차속도에 따른 레일의 휨응력예측식을 제시하였고, 실내 피로시험을 통해 S-N선도를 도출하여 레일 피로수명을 산정하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제33권2호
• /
• pp.821-831
• /
• 2013

최근 연구결과 레일연마 및 장대레일화를 통해 누적통과톤수에 의한 레일교체기준의 연장이 가능한 것으로 보고되었다. 본 연구에서는 장기 사용레일에 대한 실내피로시험을 수행하였고, 파괴확률 50%에서의 장기 사용레일의 잔존수명을 표현한 S-N 선도는 적은 실험데이터에 대한 가중치 확률 해석기법을 사용하여 도출하였다. 여기서 피로시험에 사용된 레일들이 누적통과톤수가 서로 다르기 때문에 누적통과톤수를 평균하여 반복횟수를 수정하였다. 또한, 레일표면요철 및 열차속도를 고려한 레일 저부 휨응력은 기존 연구결과 도출된 레일휨응력 예측식을 사용하여 장기 사용레일의 잔존수명을 평가하였다. 따라서 본 연구를 통해 도시철도에서 레일연마를 통한 레일관리가 이루어진다면 누적통과톤수에 의한 레일교체기준(약 8억톤)보다 약 2억톤이상 연장 사용이 가능하며, 피로한도 이하의 응력범위에 대한 피로시험결과를 바탕으로 레일의 피로수명을 평가하기 위해서는 수정마이너법칙보다는 피로한도 이상에서의 S-N선도 기울기의 1/2인 하이바크법칙을 적용하는 것이 합리적이라 판단되었다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제25권4호
• /
• pp.654-661
• /
• 2001

In this study, fatigue growth behavior of the transverse crack, which was the most dangerous damage among the various types of rail defects, was investigated using the notched keyhole specimen under constant amplitude loadings. Fatigue limit of smooth specimen in rail steel at R=0 was 110MPa, and the fatigue crack initiation life in the region of the low stress amplitude (ie. long life) occupied the major portion of the total fatigue life. The fatigue strength under variable amplitude loading was converted to the equivalent fatigue strength based upon. Miners rule, which was estimated approximately 9% lower than that under constant amplitude loading. Also, in the low ΔK(sub)rms region ($\leq$21MPa√m), fatigue crack growth rate (da/dN) under constant amplitude loading was higher than that under variable amplitude loading, whereas the tendency was reversed in the high ΔK(sub)rms region. It is believed that this behavior is due to the transition of fracture appearance.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제24권9호
• /
• pp.119-129
• /
• 2007

The residual life expectancy of the container crane which has been operated more or less 39 years is examined carefully, especially on the boom structure. The basic load and load combination need to be considered for to analyse the boom structure. Various parts of container crane are modeled for to analyse stress, the deflection and the fatigue. Analysis results show that the boom is stable in the stress and deflection but the boom vertical member is over the fatigue life. The rail support beam and boom bottom chord are approximately near the fatigue life. Analysis results show that the residual life of rail support beam and the boom bottom chord would be 2.2 years and 6.8 years, respectively.

• 한국생산제조학회지
• /
• 제25권5호
• /
• pp.380-385
• /
• 2016

Railway tracks are repeatedly overstressed and damaged owing to increase in passing tonnage and numerous contact cycles between wheels of train and rails. In order to ensure safe train operation, heat-treated rails are used in addition to regular inspection and maintenance of these rails. Normal rails were treated using ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) to strengthen the surface of rails. A few changes in surface properties were detected with respect to hardness and compressive residual stress after UNSM treatment. Wear and rolling contact fatigue tests were performed using rails whose surfaces were hardened by UNSM and heat-treated rails. The amount of wear and fatigue life cycles were measured to estimate the effect of UNSM on the rail material. The material of the surfacehardened rail showed improved wear and rolling contact fatigue properties.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.401-402
• /
• 2008

• 한국철도학회:학술대회논문집
• /
• 한국철도학회 2007년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.352-364
• /
• 2007

It is essential to reduce track maintenance costs and to extend the periodic replacements of continuous welded rails based on accumulated passing tonnage. As recently train load decrease and rail joints wear down less, the periodic replacements of continuous welded rails can be extended. There are many kinds of rail damage like squat, head-check and corrugation. These can be taken nondestructive or naked eye test. So the periodic replacements of continuous welded rails based on accumulated passing tonnage were examine with focusing on a crack of rail bottom of continuous welded rail. Therefore, this study measure dynamic response of track by metro train load, it compute impact coefficient and track spring coefficient for estimating a condition of actual track system. Also, it is converted the measured stress waveform into stress frequency histogram by the rain-flow counting methods, and then the equivalence of stress is calculated. As apply s-n curve of a new welded rail, accumulated fatigue damage ratio of laid rail and remaining service lives is estimated. This study suggest a plan of the periodic replacements of continuous welded rails based on accumulated passing tonnage classified by the types of track system.