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본 연구에서는 볼밸브와 긴 실린더 튜브로 구성된 LPG 충전장치의 강도안전성에 대한 FEM 해석결과를 제시하고 있다. LPG 충전장치의 강도안전성 해석을 위해 1.7~3.5mm의 벽면 두께를 갖는 볼밸브와 긴 실린더 튜브에 0.5~3.5MPa의 가스압력을 공급하였다. 1.7mm 벽면 두께를 갖는 볼밸브에 3.5MPa의 가스압력을 공급하였을 때 발생한 von Mises 최대응력은 25.4MPa이고, 이 값은 황동소재 항복강도의 25.9%에 해당한다. 그리고 1.7mm 벽면 두께를 갖는 긴 실린더 튜브에 3.5MPa의 가스압력을 공급하였을 때 발생한 von Mises 최대응력은 23.7MPa이고, 이 값은 동일한 조건으로 해석한 볼밸브에 비해 6.7%나 더 안전한 것으로 나타났다. 긴 실린더 튜브의 벽면 두께를 2.0mm로 증가시켰을 경우 발생한 von Mises 최대응력 20.2MPa은 1.7mm의 벽면 두께를 갖는 같은 실린더 튜브에 비해 14.8%나 더 안전하였다. 따라서 본 연구에서는 볼밸브와 실린더 튜브의 강도안전성을 확보하기 위해서는 벽면의 두께를 1.7~2.0mm 정도로 최적화된 LPG 충전장치가 바람직하다.
This paper presents the FEM analysis results on the strength safety of LPG fuelling nozzle, which is composed of ball valve and long cylinder tube. For the strength safety analysis of LPG fuelling Nozzle, the gas pressure of 0.5~3.5MPa has been supplied to the ball valve and long cylinder tube bodies with the wall thickness of 1.7~3.5mm. The maximum von Mises stress of the ball valve with 1.7mm wall thickness is 25.4MPa for the supply gas pressure of 3.5MPa, which is 25.9% compared with that of the yield stress of the brass. And the maximum von Mises stress was 23.7MPa when a 3.5MPa gas pressure was applied to a long cylinder tube with a wall thickness of 1.7mm, which was 6.7% more safe than the ball valve which was analyzed under the same conditions. For the increased wall thickness, 2.0mm of the long cylinder tube, the maximum von Mises stress of 20.2MPa is 14.8% more safe compared with that of 1.7mm wall thickness of the same cylinder tube. Thus, the wall thickness of the ball valve and cylinder tube is recommended as an optimized thickness of 1.7~2.0mm for the strength safety of the LPG fuelling nozzle.