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Emmanuel RODRIGUEZ – Manuel PAREDES

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Présentation au sujet: "Emmanuel RODRIGUEZ – Manuel PAREDES"— Transcription de la présentation:

1 Emmanuel RODRIGUEZ – Manuel PAREDES
Laboratoire de Génie Mécanique de Toulouse 10ème Colloque National AIP PRIMECA La Plagne 2007 19 avril 2007 Etude du comportement des ressorts de torsion simples en vue du développement d’un outil de synthèse Emmanuel RODRIGUEZ – Manuel PAREDES

2 PLAN Contexte Modèles pour le ressort de torsion simple
Essais expérimentaux Conclusions et perspectives

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

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

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

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

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

8 PLAN Contexte Modèles pour le ressort de torsion simple
Essais expérimentaux Conclusions et perspectives

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

10 Modèles pour le ressort de torsion simple
Notions générales 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions Pinnule mobile en rotation Pinnule d’appui circulaire fixe Arbre d’appui circulaire fixe 10

11 Modèles pour le ressort de torsion simple
Notions générales 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions SYSTEME RESSORT OA O2 R2 R1 arbre pinnule 1 pinnule 2 O1 DA d2 d1 corps branche 2 branche 1 O B’ A’ D d 11

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

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

14 Modèles pour le ressort de torsion simple
2 - Angle système initial * 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions Influence de l’inclinaison sur l’angle calculé ?  plusieurs modèles 14

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

16 Modèles pour le ressort de torsion simple
2.1 - Modèle Simplifié 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions * = 16

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

18 Modèles pour le ressort de torsion simple
2.2 - Modèle Tube 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions corps-tube du ressort O O’ (HA) (HB) pinnule 2 C2c O2 virtuelle O1 C1c pinnule 1 virtuelle 18

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

20 Modèles pour le ressort de torsion simple
2.2 - Modèle Tube, résolution 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions XS ZS YS ZR YR XR ZR YR XR ZR YR XR ZR YR XR X Position d’équilibre du ressort : angles X et Y angles A et B * Y 20

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

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

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

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

25 Modèles pour le ressort de torsion simple
2.3 - Modèle Tube Non-Linéaire 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions 25

26 PLAN Contexte Modèles pour le ressort de torsion simple
Essais expérimentaux Conclusions et perspectives

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

28 Essais expérimentaux sur les ressorts de torsion simples
Banc d’essais torsion 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions 28

29 Essais expérimentaux sur les ressorts de torsion simples
Appuis éloignés 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions 29

30 Essais expérimentaux sur les ressorts de torsion simples
Appuis éloignés 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions 30

31 Essais expérimentaux sur les ressorts de torsion simples
Appuis rapprochés 1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions 31

32 PLAN Contexte Modèles pour le ressort de torsion simple
Essais expérimentaux Conclusions et perspectives

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

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

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

36 Conclusions et perspectives
1. Contexte 2. Modèles 3. Essais 4. Conclusions 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

37 Emmanuel RODRIGUEZ – Manuel PAREDES
Laboratoire de Génie Mécanique de Toulouse 10ème Colloque National AIP PRIMECA La Plagne 2007 19 avril 2007 Etude du comportement des ressorts de torsion simples en vue du développement d’un outil de synthèse Emmanuel RODRIGUEZ – Manuel PAREDES

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


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