피로 응답을 고려한 철도차량 볼스터의 구조최적설계

박상옥; 윤종민; 오화영; 김광우; 박경진

doi:10.7782/JKSR.2020.23.8.706

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저자정보: 박상옥 (Hanyang University) 윤종민 (Hanyang University) 오화영 (Hanyang University) 김광우 (Hyundai-rotem) 박경진 (Hanyang University)

저널정보: 한국철도학회 한국철도학회 논문집 한국철도학회 논문집 제23권 제8호(통권 제134호)

발행연도: 2020.8

수록면: 706 - 714 (9page)

DOI: 10.7782/JKSR.2020.23.8.706

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철도차량 볼스터는 철도차량의 대차를 이루는 부재중 하나이다. 철도차량 주행 시 볼스터는 반복적인 하중을 받게 되고, 반복 하중은 피로 파괴를 유발한다. 피로 파괴에 의한 철도 차량 사고의 빈도는 낮지만 사고 시 많은 인명과 재산의 피해가 발생하는 대형 사고이다. 따라서 피로 파괴에 의한 사고를 예방하기 위해 철도차량 볼스터의 피로 응답을 고려한 설계가 필요하다. 본 연구에서는 피로 응답을 고려하여 철도차량 볼스터의 구조최적설계를 진행한다. 유한요소 해석과 피로 해석을 통해 구조물의 취약부를 파악한다. 피로 해석은 응력 수명법을 사용하고, 평균응력보정은 굿맨 평균응력보정을 사용한다. 목적함수를 강성최대화로 위상최적설계를 진행하여 보강재의 위치와 형상을 도출한다. 보강재와 기존 볼스터의 상판과 하판의 두께를 치수최적설계의 설계 변수로 선정하고, 응력제한조건과 누적 피로 손상을 제한조건으로 한다. 목적함수는 질량 최소화로 치수최적설계를 진행하여 강도 향상 및 피로 수명이 향상된 설계보강안을 도출한다. 위와 같은 구조최적설계를 진행하여 볼스터의 피로 수명 향상과 기존 볼스터 대비 질량을 감소시켰다.

#Structural optimization #Bolster design #Fatigue analysis #Stress life method #구조최적설계 #볼스터 설계 #피로 해석 #응력수명법

참고문헌 (22)

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