The Estimation of Fatigue Design Strength on Base Metal and Welded Parts of Rail

철도궤조(鐵道軌條) 및 용접연결부(鎔接連結部)에 대한 피로설계강도(疲勞設計强度)의 평가(評價)

The strength and load of structure are varied with the Passage of time, and become a process of probability. It is possible to estimate the reliability from the relation between strength and load. Considering the safety, It is reasonable to estimate allowable stress from the safety factor based on the reliability. In this study, the method to estimate probability of fracture, which is index of reliability for rail subjeict to long term fatigue load were examined. In estimation of reliablity it is meaningless to evaluate numerical value especially this difficult case estimating parameter of random variable. To overcome this problem, conventional design method estimating relative reliability were proposed. In this study the Cornell method were examined. The uncertainity of random variale, ie coefficient of variation which is the index of variation of strength and load were considered. The effect of uncertainity related to probability of fracture, and safety factor based on reliability were examined. The results of this study are followed. The reliability of weld metal were influenced by variation of strength more then load, and base metal were influenced by load. It is confirmed that the allowable stress range calculating with factor of safety based an reliability is conservative.

구조(構造)의 강도(强度)와 하중(荷重)은 시간(時間)이 경과함에 따라 변하며 확률과정(確率過程)이 된다. 이들의 상호관련성(相互關聯性)으로부터 신뢰도(信賴度)의 추정(推定)이 가능하다. 따라서 안정성(安定性)을 확보(確保)하기 위한 안전(安全)의 여유를 고려하는 경우 허용응력(許用應力)은 신뢰성(信賴性)에 근거한 안전율(安全率)로부터 구하는 것이 합리적(合理的)이다. 본(本) 연구(硏究)에서는 장기적(長期的)으로 피로하중(疲勞荷重)을 받는 철도(鐵道)레일을 대상(對象)으로 해서 신뢰성(信賴性)의 지표(指標)인 파괴확률(破壞確率)을 구하는 방법(方法)을 적용(適用)해 보았다. 신뢰도(信賴度)의 추정(推定)에 있어서 모수(母數)의 추정(推定)이 어려운 경우 파괴확률(破壞確率)의 수치계산(數値計算)은 의미가 없다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여 상대적(相對的)인 신뢰성(信賴性)을 구하는 관용설계법(慣用設計法)이 제안(提案)되었다. 본(本) 연구(硏究)에서는 Cornell의 관용설계법(慣用設計法)을 적용(適用)하였다. 불확정요소(不確定要素)로서는 강도(强度)와 하중(荷重)의 변동계수(變動係數)를 사용하였고 이들의 파괴확률(破壞確率)에 대한 영향과 신뢰성(信賴性)에 근접(根接)한 안전율(安全率)을 검토하였다. 본(本) 연구(硏究)의 결과는 다음과 같다. 신뢰성(信賴性)에 있어서 용접재(鎔接材)는 강도변동(强度變動)의 영향을 크게 받고 모재(母材)는 하중변동(荷重變動)의 영향을 크게 받았다. 신뢰도(信賴度)에 근접(根接)한 안전율(安全率)로 구한 허용응력범위(許用應力範圍)는 안전측(安全側)에 있음을 확인(確認)하였다.