초록
본 논문은 KTX 안티롤바 너클부의 동특성 및 구조 안전성 평가를 위해 시험 및 수치적 방법을 사용하였다. 시험적 방법에서는 KTX와 KTX-산천 안티롤바 너클부의 동특성을 비교 평가하기 위해 호남선의 운행환경을 고려한 가속도 및 변형률 데이터를 각각 측정하였으며, 수치적 방법에서는 너클부에 대해 LS-DYNA 3D를 사용하여 구조 안전성 평가를 수행하였다. 이때 해석에 사용된 유한요소모델은 시험과 비교평가를 통해 신뢰성을 검증하였다. 수치해석 결과, 얇은 금속판 및 고무의 적층구조로 이루어진 너클부의 응력 및 속도장이 너클과 커넥팅로드 사이의 상대적 접촉 감소로 인해 두꺼운 강재로만 이루어진 너클부에 비해 좀 더 완화된 경향을 보였다. 그 결과 얇은 금속판과 고무로 구성된 너클 구조가 반복적인 외력 하중하에서 KTX 안티롤바의 탄성거동을 허용하여 동적 거동하의 구조적 안전성을 향상시키기 위한 최선의 방법임을 확인하였다.
To evaluate the structural integrity and dynamic characteristic of the knuckle part of a KTX anti-roll bar, an experimental and a numerical approach were used in this study. In the experimental approach, the acceleration and strain data for the knuckle parts of the KTX and KTX-SANCHUN anti-roll bar were respectively measured to evaluate and compare its structural dynamic characteristics under the operating environments of the Honam line. In the numerical approach, the evaluation of its structural integrity was conducted using LS-DYNA 3D, and then, the reliability of the finite element model used was ensured by a comparative evaluation with the experiment. The numerical results showed that the stress and velocity field of the knuckle part composed of a layered structure of a thin steel plate and rubber were more moderate than those of the knuckle part made of only a thick steel block owing to the reduction of relative contact between the knuckle and the connecting rod. It was found that the knuckle part made of a thin steel plate and rubber was recommended as the best solution to improve its structural integrity resulting from the elastic behavior of the KTX anti-roll bar being enabled under a repeating external force.
