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Estimation of Fatigue Damage Due to Rolling Contact in a Railway Wheel Using FEM Analysis

유한요소법을 이용한 철도 차륜에서 구름 접촉으로 인한 피로손상 평가

  • Lee, Sang-Hoon (Department of Automotive Engineering, Seoul National University of Science and Technology) ;
  • Kim, Ho-Kyung (Department of Automotive Engineering, Seoul National University of Science and Technology)
  • 이상훈 (서울과학기술대학교 자동차공학과) ;
  • 김호경 (서울과학기술대학교 자동차공학과)
  • Received : 2010.06.24
  • Accepted : 2011.06.02
  • Published : 2011.06.30

Abstract

Fatigue damage on the train wheel surface was estimated by considering the effect of friction coefficient of rolling on the contact surface between the wheel and rail during operation. From FEM analys, the maximum Tresca stress was 550.7 MPa at a depth of 2.07 mm under the maximum contact pressure ($P_{max}$ = 894.3 MPa) between wheel and rail. The maximum stress continued to increase along with the increase in the frictional coefficient. The fatigue initiation lifetime of the wheel by the rolling contact was predicted using the Smith-Watson-Topper (SWT) equation and the maximum principal strain equation (${\varepsilon}$-N).

Keywords

friction;railway wheel;rolling contact;fatigue damage;crack initiation

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