• 한국정밀공학회지
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• 제28권9호
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• pp.1078-1085
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• 2011

Prediction of a minimum crack size for growth, which is defined as a crack size that grows fast enough to keep ahead of its removal by contact wear and periodic grinding, is the most demanding work to prevent rail from fatigue failure and develop cost effective railway maintenance strategy In this study, we investigated the wheel load increment due to a rail defect during a train ran over it, and its effect on the minimum crack size for growth. For this purpose, we developed simulation software based on the Fletcher and Kapoor's "2.5D" model and measured wheel load increment during a train passed over a defect. A maximum contact pressure and contact patch size were calculated by 3D FEM and crack growth analyses were performed by varying two of dominant contact contributors; surface friction coefficient(0.1, 0.2, 0.3 and 0.4) and crack aspect ratio. The minimum crack sizes for growth were calculated from 0.29 to 1.44mm depending on the contact conditions. They were decreasing with increasing surface friction coefficient and decreasing with crack aspect ratio(a/b).

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.493-498
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• 2011

구름접촉피로는 차륜과 레일의 반복적인 접촉으로 인하여 발생하는 표면손상현상으로 점차 증가하는 레일손상 중 하나이다. 접촉마모 및 주기적 그라인딩보다 균열의 성장속도가 더 빨라 균열진전이 시작되는 최소균열크기(minimum crack size for growth)는 레일의 파괴방지 및 유효한 유지보수전략을 수립하는데 기초자료로 활용된다. 본 연구에서는 최소균열크기를 예측하기 위하여 차륜레일의 접촉에 영향을 미치는 주요 파라미터를 변화시키면서 최소균열크기의 변화를 살펴보았다. 이를 위하여 Fletcher와 Kapoor의 "2.5D"모델을 적용한 시뮬레이션 소프트웨어를 개발하였으며, 최대접촉하중(1174MPa), 표면마찰계수(0.1, 0.2, 0.3 and 0.4), 잔류응력, 접촉에 의한 표면마모(1.0nm/cycle), 그라인딩량(0.3mm/10MGT)을 파라미터로 하여 해석을 수행하였다. 해석결과 최소균열크기는 해석조건에 따라 1.41-1.95mm로 계산되었다.