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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 심형보
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 인천대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
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본 연구에서는 최근 국내 철도노선에서 발생한 레일체결장치의 구성품인 텐션클램프의 피로파손 사례를 바탕으로 기존 체결실험 및 현장계측 데이터를 활용하여 텐션클램프의 구조적 거동을 분석하였다. 또한 피로균열 시작점의 응력상태를 파악하기 위한 유한요소해석을 수행하여 이를 통해 도출된 텐션클램프 내 응력상태를 기반으로 텐션클램프 파손품(SKL15)과 교체품(SKLB15)의 피로성능을 비교하였다.
텐션클램프 SKL15는 레일과 침목을 연결하는 초기체결과정에서 항복상태를 넘어 소성영역에 위치하였으며 차량주행 시 열차하중에 의해 텐션클램프 내 초기응력이 완화되는 구조로, 상대적으로 큰 초기응력과 열차의 반복하중으로 인해 피로에 취약한 구조적 문제를 가질 수 있는 것으로 나타났다.
현장 시공상태와 운영상태를 반영한 유한요소해석 결과, 최대 주변형률 발생 위치는 현장에서의 피로균열 발생지점과 일치하였으며 유한요소해석 결과는 전반적으로 체결실험 및 현장계측 데이터와 비슷한 양상을 보였다.
피로파손이 발생했던 SKL15는 SKLB15에 비해 초기응력 및 열차주행 시 발생하는 응력범위가 높은 것으로 나타났으며 최대 주변형률 발생위치의 응력상태를 기반으로 텐션클램프의 피로성능을 비교 ? 분석한 결과, 작용하는평균응력에 대한 SKL15의 응력진폭은 피로허용응력진폭을 넘는 것으로 나타나 피로균열이 발생할 수 있는 가능성을 시사하였다. 따라서 열차의 주행안전성을 확보하기 위해 텐션클램프의 피로하중 및 피로강도에 대한 세밀한 검토가 필요할 것으로 판단된다.
텐션클램프 SKL15는 레일과 침목을 연결하는 초기체결과정에서 항복상태를 넘어 소성영역에 위치하였으며 차량주행 시 열차하중에 의해 텐션클램프 내 초기응력이 완화되는 구조로, 상대적으로 큰 초기응력과 열차의 반복하중으로 인해 피로에 취약한 구조적 문제를 가질 수 있는 것으로 나타났다.
현장 시공상태와 운영상태를 반영한 유한요소해석 결과, 최대 주변형률 발생 위치는 현장에서의 피로균열 발생지점과 일치하였으며 유한요소해석 결과는 전반적으로 체결실험 및 현장계측 데이터와 비슷한 양상을 보였다.
피로파손이 발생했던 SKL15는 SKLB15에 비해 초기응력 및 열차주행 시 발생하는 응력범위가 높은 것으로 나타났으며 최대 주변형률 발생위치의 응력상태를 기반으로 텐션클램프의 피로성능을 비교 ? 분석한 결과, 작용하는평균응력에 대한 SKL15의 응력진폭은 피로허용응력진폭을 넘는 것으로 나타나 피로균열이 발생할 수 있는 가능성을 시사하였다. 따라서 열차의 주행안전성을 확보하기 위해 텐션클램프의 피로하중 및 피로강도에 대한 세밀한 검토가 필요할 것으로 판단된다.
목차
제 1 장 서 론 11.1 연구 배경 11.2 연구 내용 및 범위 31.3 국내외 연구동향 5제 2 장 텐션클램프 파손 현황 72.1 레일체결장치 개요 72.2 텐션클램프 파손 현황 및 상태 10제 3 장 텐션클램프의 구조적 거동 133.1 체결실험 133.2 현장계측 173.2.1 현장계측 개요 173.2.2 열차 하중 (윤중 및 횡압) 203.2.3 레일 및 텐션클램프 가속도 253.2.4 레일 수직변위 283.2.5 텐션클램프 변형률 28제 4 장 텐션클램프의 유한요소해석 324.1 유한요소해석 개요 324.2 유한요소해석 모델 334.2.1 기계적 물성치 334.2.2 모델링 상세 344.2.3 하중 조건 364.3 유한요소해석 결과 384.3.1 변형 형상 384.3.2 스트레인 게이지 부착지점 394.3.3 최대 주변형률 발생위치 42제 5 장 텐션클램프의 피로성능 분석 465.1 피로균열 시작점의 응력상태 465.2 피로균열 발생가능성 검토 49제 6 장 결 론 54
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