TTX 구동차 설계안의 충돌압괴특성 분석

초록

열차의 충돌안전도 설계와 같은 passive safety 기술은 사고발생을 전제로 하여 인적, 물적 피해를 최소화하는 방안을 마련하는 것이다. 여기에는 전체차량 충돌에너지 흡수 분배 전략수립, 전두부 에너지 흡수구조 설계, 차량간 연결기 및 승객 비탑승구역의 충돌에너지 흡수 구조 설계 등 다양한 설계 기술들이 포함되어 있다. 일단 열차의 충돌안전도 설계가 이루어지면, 실험이나 수치 시뮬레이션을 통해 그 성능이 검증되어야 한다. 충돌안전도 평가를 위해 사용되는 수치 시뮬레이션에는 전체차량의 충돌에너지 분배특성, 생존공간 확보 여부, 각 구간별 감속도 정보 등을 추정하는데 사용되는 전체차량의 1차원 충돌동역학해석과 충돌시 타고 오름을 평가하는데 사용되는 2차원 충돌동역학해석, 차량의 구간별 충돌압괴특성 및 붕괴모드를 평가하는데 사용되는 3차원 쉘 모델의 충돌해석, 충돌에 의한 탈선을 평가하는 3차원 충돌동역학해석 등이 있다. 본 논문에서는 강재와 복합재를 적용한 하이브리드 차체로 개발되고 있는 TTX의 구동차 설계안에 대하여 충돌압괴특성을 분석하였다. 전체의 차체는 전방영역, 중간영역, 후방영역의 세 부분으로 분할되었다. 각 구간별 충돌압괴특성을 분석하기 위해 상용 소프트웨어인 LS-DYNA3D가 사용되었다. 수치해석 시 탄소/에폭시 패브릭 면재와 알루미늄 하니콤 심재로 이루어진 복합재 샌드위치 구조는 각각의 층마다 다른 물성치를 가진 적층 쉘로 모델링되었고, 복합재 손상에 의한 강성저하를 고려하기 위해 재료모델로 damage model을 사용하였다. 또한, damage model을 적용한 충돌해석 결과를 손상을 고려하지 않는 perfect plastic model의 결과와 비교하였다."