제동 장치 신뢰성 평가의 기초 연구

● 기간

2003년 3월 - 2003년 10월 : 제동디스크의 파괴특성평가

2004년 3월 - 2004년 11월 : 제동디스크의 열전도도측정 및 열전달 해석

● 지원기관

한국철도기술연구원

                      제동디스크의 파괴특성평가

● 연구개요

철도차량의 성능향상을 위해 제동디스크의 파괴 특성을 평가하고, 제동디스크와 패드의 마찰로 인한 고온에서의
재료 물성치 평가

● 연구목적

1. 온도별 인장시험을 통한 온도별 재료 물성치 획득

2. 온도별 파괴 인성시험을 통한 온도별 파괴 인성치 획득

3. 획득한 물성치를 통한 파괴 특성 평가

4. 제동장치 성능측정시스템 구축 및 신뢰성 평가 기술을 확보하는데 기초적인 데이터를 확보하여 차후, 고에너지,
    고속용 제동장치 개발에 기초 연구 자료로 활용

● 연구내용

■ 온도별 인장시험

1. 사용온도에서의 인장시험 : 상온 ∼ 400℃

2. 응력-변형률선도

3. 항복 강도, 인장강도의 측정

■ 온도별 파괴 인성 시험

1. 사용온도에서의 파괴인성 시험 : 상온 ∼ 400℃

2. 파괴인성치 측정 : JIC

3. 파괴 저항 곡선

● 인장시험

■ 표준시험법 : ASTM E8, E21

■ 시험편 및 시험장치

  
                  <시편 채취>                                                                          <인장시편>

                                

       <유압식 만능 시험기 : Instron 1332>                                        <시편과 게이지 결합>

■ 산출된 데이터를 기초로 응력-변형률 선도를 구하고, 항복강도 인장강도를 측정

● 파괴인성 시험

■ 표준시험법 : ASTM E1820

■ 시험편 및 시험장치

            

                      <시편>                                              <시편과 게이지 결합>

■ 산출된 데이터를 기초로 하중-하중선 변위선도 작성, 제하컴플라이언스법을 이용하여 균열길이를 계산,
    J-적분값 계산, J-R선도를 작성한다.

                 제동디스크의 열전도도측정 및 열전달 해석

● 연구개요

실험을 통해 제동디스크의 열전도도를 측정하고 유한요소해석 이용 제동디스크의 온도분포해석을 수행

● 연구목적

1. 열전도도 시험을 통한 온도별 연전도도 측정

2. 측정한 열전도도를 이용하여 제동디스크의 온도분포 해석

3. 제동장치 성능측정 시스템 구축 및 신뢰성 평가 기술을 확보하는데 기초적인 데이터 를 확보하여 차후 고에너지,
   고속용 제동장치 개발에 기초연구자료로 활용

● 연구내용

■ 온도별 열전도도 시험

사용 온도에서의 열전도도 측정 : 100℃, 200℃, 300℃

■ 열전달 해석

해석모델을 구성하고 열전도도 시험을 통하여 얻은 열전율을 이용하여 디스크의 온도분포 해석

● 열전도도 시험

■ 표준시험법 : ASTM E1225

■ 시험편 및 시험장치 

         

                    <시편의 채취>                                                                             <시험 시편>

                                                <열전도도측정 시험기>

■ 측정한 열전도도를 다음에 수행할 열전달 해석의 기초 데이터로 이용

● 열전달 해석

■ 해석모델 : I-DEAS Ver9.0을 이용하여 모델링

■ 해석내용

접촉면에 일정한 열원을 공급하는 선형해 석과 디스크의 회전속도, 패드와 디스크의 마찰력에 따른 변화를 고려하는
비선형 해 석을 수행하고 향후 1/2 model과 전체모델의 해석 결과 비교