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Etude du comportement des ressorts de torsion simples en vue du développement dun outil de synthèse Emmanuel RODRIGUEZ – Manuel PAREDES 10ème Colloque.

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1 Etude du comportement des ressorts de torsion simples en vue du développement dun outil de synthèse Emmanuel RODRIGUEZ – Manuel PAREDES 10ème Colloque National AIP PRIMECA La Plagne avril 2007 Laboratoire de Génie Mécanique de Toulouse

2 PLAN 1.Contexte 2.Modèles pour le ressort de torsion simple 3.Essais expérimentaux 4.Conclusions et perspectives

3 Contexte Un concepteur a besoin dune fonction élastique en rotation dans son système. 3 Problématique Couple + Rotation 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

4 Contexte Composants mécaniques pour cette fonction : ressorts de torsion 4 Problématique torsion simple torsion double 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

5 Contexte « Analyse VERIFICATION » Le concepteur propose une conception Outil danalyse évalue la conception Liste des performances calculées 5 Principes des outils de conception optimisation Le concepteur exprime le CdC pour sa conception Conception courante Respect du besoin ? Proposition dune solution valide et optimale NON OUI « Synthèse PROPOSITION » Analyse de la conception modèles analytiques 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

6 Contexte Ressorts cylindriques de compression ou de traction outils de synthèse IST 6 Logiciels existants pour systèmes à ressorts Intérêts modèles analytiques 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

7 Contexte Ressorts de torsion simples 7 Logiciels existants pour systèmes à ressorts > outils danalyse > modèles analytiques mais basiques manque de modèles analytiques ou faiblement numériques avancés « modèle centré » mise en travers ? géométrie des appuis ? 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

8 PLAN 1.Contexte 2.Modèles pour le ressort de torsion simple 3.Essais expérimentaux 4.Conclusions et perspectives

9 Préambule « Point de vue système » 9 Pinnule mobile en rotation Pinnule dappui circulaire fixe Arbre dappui circulaire fixe 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

10 Modèles pour le ressort de torsion simple Notions générales Pinnule mobile en rotation Pinnule dappui circulaire fixe Arbre dappui circulaire fixe Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

11 Modèles pour le ressort de torsion simple Notions générales corps branche 2 branche 1 O B A D d OAOA O2O2 R2R2 R1R1 arbre pinnule 1 pinnule 2 O1O1 DADA d2d2 d1d1 11 RESSORTSYSTEME 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

12 couple système (Nm) angle système (°) Modèles pour le ressort de torsion simple OBJECTIF : Loi de comportement C( ) 12 couple système VS angle système angle initial * 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

13 Modèles pour le ressort de torsion simple 1 - Raideur corrigée Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

14 Modèles pour le ressort de torsion simple 2 - Angle système initial * 14 Influence de linclinaison sur langle calculé ? plusieurs modèles 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

15 Modèles pour le ressort de torsion simple Modèle Simplifié 15 Premier modèle : pour déterminer * 2 plans // entre eux et axe du système 1 spire dextrémité et 1 branche dans chaque plan équilibre statique respecté inclinaisons des spires dextrémités et des branches négligées 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

16 Modèles pour le ressort de torsion simple Modèle Simplifié 16 * = Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

17 Modèles pour le ressort de torsion simple Modèle Tube 17 Deuxième modèle : pour déterminer * Mise en position spatiale du ressort Inclinaison du ressort / larbre Inclinaison des spires et des branches équilibre statique respecté 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

18 Modèles pour le ressort de torsion simple Modèle Tube 18 corps-tube du ressort O O (H A ) (H B ) O1O1 C 1c pinnule 1 virtuelle pinnule 2 C 2c O2O2 pinnule 2 virtuelle 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

19 Modèles pour le ressort de torsion simple Modèle Tube 19 RESSORT SYSTEME * 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

20 ZRZR YRYR XRXR ZRZR YRYR XRXR ZRZR YRYR XRXR ZRZR YRYR XRXR Modèles pour le ressort de torsion simple Modèle Tube, résolution 20 XSXS ZSZS YSYS X Y Position déquilibre du ressort : angles X et Y angles A et B * 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

21 Modèles pour le ressort de torsion simple Modèle Tube, résolution 21 Détermination des 4 angles X, Y, A et B contact et tangence en B c 2 équations équilibre statique 2 équations 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

22 Modèles pour le ressort de torsion simple Modèle Tube 22 La position dans lespace du ressort indéformable est déterminée (par résolution numérique) angle système initial * déduit 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

23 Modèles pour le ressort de torsion simple Modèle Tube Non-Linéaire 23 Troisième modèle : pour déterminer (en charge) Modèle Tube + déformation du ressort au cours du chargement comportement système non-linéaire 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

24 Modèles pour le ressort de torsion simple Modèle Tube Non-Linéaire 24 Détermination itérative de langle système (pour un chargement donné) 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

25 Modèles pour le ressort de torsion simple Modèle Tube Non-Linéaire Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

26 PLAN 1.Contexte 2.Modèles pour le ressort de torsion simple 3.Essais expérimentaux 4.Conclusions et perspectives

27 Pertinence des modèles proposés ? Formulations analytiques ou faiblement numériques Rapidité / temps de calcul Confrontations expérimentales 27 ? 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

28 Essais expérimentaux sur les ressorts de torsion simples Banc dessais torsion Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

29 Essais expérimentaux sur les ressorts de torsion simples Appuis éloignés Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

30 Essais expérimentaux sur les ressorts de torsion simples Appuis éloignés Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

31 Essais expérimentaux sur les ressorts de torsion simples Appuis rapprochés Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

32 PLAN 1.Contexte 2.Modèles pour le ressort de torsion simple 3.Essais expérimentaux 4.Conclusions et perspectives

33 Conclusions et perspectives Modèle existant pour ressort de torsion 33 (« système » centré) Ø Numérique ( EF ) Torsion simple Analytique Faiblement numérique MODELES pour systèmes intégrant un ressort de : 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

34 Numérique ( EF ) Torsion simple Analytique Faiblement numérique MODELES pour systèmes intégrant un ressort de : Conclusions et perspectives Modèles proposés pour loutil de synthèse 34 « système » centré Ø M. SimplifiéM. Tube & Non-Lin. 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

35 Conclusions et perspectives Confrontations expérimentales 35 Favoriser les appuis éloignés 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

36 Conclusions et perspectives Étude poussée des non-linéarités. Intégration dans les modèles de la flexion du corps. Développement des outils de synthèse à partir des modèles proposés. 36 Perspectives 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions

37 Etude du comportement des ressorts de torsion simples en vue du développement dun outil de synthèse Emmanuel RODRIGUEZ – Manuel PAREDES 10ème Colloque National AIP PRIMECA La Plagne avril 2007 Laboratoire de Génie Mécanique de Toulouse

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39 Essais expérimentaux sur les ressorts de torsion simples Modèles proposés / logiciel disponible (IST) 39 > écart moyen : 10° > 2 erreurs qui se compensent pour langle système IST : 1. pas de mise en travers : sous-évalue langle 2. pas de diamètre des pinnules : sur-évalue langle 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions


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