철도차량 중공차축의 피로수명 평가

초록

철도차량 차축의 파괴는 차량의 탈선 및 충돌사고로 이어지며, 이는 승객 및 차량시스템의 안전에 악영향을 미친다. 최근 고속철도 시스템의 발달 및 에너지 효율성에 대한 요구가 늘어나면서 국내 철도차량 시스템에도 중공차축의 적용이 늘어나고 있는 추세이다. 중공차축은 기존 중실차축에 비해 차축의 횡단면적이 작기 때문에 회전 굽힘하중 작용시 차축에 발생하는 응력량이 증가하여 피로수명이 단축된다. 본 연구는 내경형상이 기존 중공차축과 다른 전동차용 경사내경 차축의 피로수명 평가에 대한 연구이다. 기존 유럽의 중공차축 설계기준인 EN 13103(1) 규격을 바탕으로 피로수명 평가 방법을 도출하고, 시편 피로시험을 통해 도출된 응력-수명 선도를 적용하여 RADIOSS(2)를 이용한 유한요소 해석을 통해 피로수명을 평가하였다. 피로해석결과 경사내경 차축의 피로한도가 EN13103에서 제시하는 규격에 적합하였다.