다구찌 실험법을 이용한 LPG 충전노즐 O-링 그루브의 최적화 설계 연구

Abstract

본 논문은 다구찌 실험 설계법을 이용하여 O-링을 장착하는데 필요한 사각 그루브의 최적설계를 위해 FEM으로 최대코시응력과 최대변형률에 대하여 해석하였다. 다구찌 설계방법은 LPG 충전노즐의 내경측에 밀봉을 위해 설치하는 O-링 그루브의 설계변수를 최적화 하는데 대단히 유용하다. FEM과 함께 다구찌 설계기법을 적용하여 계산된 해석결과에 따르면, 최적화 설계치수를 단지 9번의 반복 실험법에 의해 설계변수의 치수를 최적의 조건으로 얻을 수 있다는 측면에서 간편한 최적설계 기술이다. 이것은 다구찌 설계 실험법이 사각형상의 O-링 그루브를 설계하는 간단한 방법으로 대단히 유용하다는 것이다. 다구찌 설계기법에 기초한 해석결과에 의하면, O-링 그루브의 기하학적 형상에 대한 최적치수는 h = 2.5mm, d = 2.74 mm, c = 0.15 mm, w = 3.0 mm으로 각각 요약될 수 있다. 본 연구는 공급된 LPG 가스압력이 18 kg/cm2인 상태에서 밀봉성과 안전성을 고려하면 초기압축률은 8.7%로 유지하는 것이 가장 효과적이라는 사실을 제공한다.