[Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS
1
RAPPORT CALCUL ...
[Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS
2
Etude de l’effo...
[Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS
3
Méthode de trav...
[Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS
4
RESULTAT DONNE ...
[Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS
5
Avant de faire ...
[Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS
6
RAPPORT DU CALC...
[Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS
7
Ensuite je la c...
[Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS
8
RAPPORT ETUDE D...
[Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS
9
Selon la figure...
[Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS
10
2. Etude de la...
[Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS
11
ii. Résultat d...
[Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS
12
3. Cadre
Essai...
[Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS
13
D’après la fig...
[Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS
14
Essai en charg...
[Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS
15
Figure 7 La co...
[Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS
16
4. Suspension
...
[Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS
17
ii. Analyse de...
[Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS
18
i. Résultat
Se...
[Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS
19
5. Structure (...
[Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS
20
ii. Analyse de...
Prochain SlideShare
Chargement dans…5
×

Rapport d'analyse de contrainte Crible 2eme etage 18-4-2013

500 vues

Publié le

0 commentaire
0 j’aime
Statistiques
Remarques
  • Soyez le premier à commenter

  • Soyez le premier à aimer ceci

Aucun téléchargement
Vues
Nombre de vues
500
Sur SlideShare
0
Issues des intégrations
0
Intégrations
34
Actions
Partages
0
Téléchargements
16
Commentaires
0
J’aime
0
Intégrations 0
Aucune incorporation

Aucune remarque pour cette diapositive

Rapport d'analyse de contrainte Crible 2eme etage 18-4-2013

  1. 1. [Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS 1 RAPPORT CALCUL DE ROULEMENT ET L’ANALYSE DE CONTRAINTE PAR ELEMENT FINI Stagiaire : SHAFIE shazmi Entreprise : IECS Tuteur industrielle : Monsieur Paul CACHOT et Monsieur Fabrice
  2. 2. [Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS 2 Etude de l’effort centrifuge crée par le Système Mécanique. La force centrifuge crée par les 3 parties mécaniques nous permet de faire varier l’amplitude de la machine. Par contre, elle provoque une augmentation des contraintes et une déformation dans la structure de la machine. Donc, avant de lancer une simulation d’élément fini, je cherche d’abord la force centrifuge en appliquant le principe fondamental de la dynamique(FPD) sur la partie mécanique standard et la partie mécanique roue dentée. Théorique Expression de la force centrifuge et l’accélération centripète L'accélération centripète est une accélération dirigée vers le centre d'un point en rotation autour d'un axe fixe. Si le point tourne autour du centre à une distance r et avec une vitesse angulaire (en radians par seconde) alors la grandeur de son accélération centripète est : On sait que : = m. ⃑c Donc : = Avec ac : accélération centripète Où est le vecteur reliant le centre au point en rotation, est une vectrice unité de même direction que et est la vitesse du point (la norme de la vectrice vitesse ). 1.6 La force centrifuge est un cas particulier de force fictive qui apparaît en physique dans le contexte de l'étude du mouvement des objets dans des référentiels non inertiels. L'effet ressenti est dû aux mouvements de rotation de ces référentiels et se traduit par une tendance à éloigner les corps du centre de rotation. L'expression de la force centrifuge est : D’où  a est l'accélération normale tel que a=v²/R  m est la masse de l'objet étudié ;  ω est la vitesse de rotation tel que ωR=v ;  R est la distance de l'axe de rotation au centre de gravité de l'objet. En appliquant l’accélération centripète sur cette formule, elle vient de : Fc = m.R =m.
  3. 3. [Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS 3 Méthode de travail Pour assurer que notre logiciel est bien travaillé (précise), j’isole la Partie Mécanique Roue Dentée en calculant sa force centrifuge. Ensuite, je compare mon calcul analytique et le résultat donné par la simulation dynamique (graphique). Figure 1 Partie mécaniques roue dentée CALCUL ANALYTIQUE  Rayon entre l’axe de rotation et le centre de gravité : X : 87.636mm Y : 30.929mm Z : 87.057mm  Masse de partie mécaniques : 210.269 kg  Vitesse de rotation maximum : 866tr/min R = √ = En utilisant cette formule j’obtiens : Fc = m.R = 160.65kN.
  4. 4. [Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS 4 RESULTAT DONNE PAR SIMULATION DYNAMIQUE Figure 2 Graphique d’une force centrifuge donnée par la simulation dynamique D’après le graphique sur la figure 2, la force centrifuge est Fc: 161.889kN Donc, l’écart relatif ou l’erreur de calcul de ce logiciel : e = = +-1.45% erreur de calcul. Donc, on peut dire que le logiciel est bien travaillé et les résultats donnés par la simulation dynamique est presque bonne et peut être appliqué et utilisé dans nos études suivantes.
  5. 5. [Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS 5 Avant de faire l’étude de contrainte, je cherche d’abord l’effort maximum exercée sur le fusé (avec la quantité de balourd maximum, 5/5 pour chaque côté de la Partie Mécanique.) i. Résultats : Figure 3 Résultats d'une force centrifuge d’ensemble de partie mécanique Selon le graphique, la force centrifuge exercée sur les 2 liaisons pivots, Fc = 326709N. Alors, je la devise par deux et je l’obtiens Fc=163354.5N.
  6. 6. [Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS 6 RAPPORT DU CALCUL DE ROULEMENT Formule générale calcul de roulement 1. Force dynamique, P= X.Fr + Y. Fa  X et Y ; coefficient donné par le fabricant  Fr : charge radiale, N  Fa : charge axiale, N 2. L10 = ( )  C : charge dynamique, N  P : force dynamique, N  L10 : durée de vie, heures  n= 3 (roulement à bielle) ou (roulement aiguille)  N : vitesse de rotation, tr/min D’après mon calcul analytique et le résultat de simulation dynamique donnée par AUTODESK Inventor, il existe qu’un effort radial sur l’ensemble de mécanisme étudié (partie mécanique standard et roue denté). Remarque : la force axiale est nulle Figure 4 Schéma cinématique de la partie mécanique et le carter Alors, pour vérifier le calcul de roulement, je choisi la durée de vie théorique maximum L10=10 000heures. La force exercée sur la liaison pivot, A et B sont Fc et Fd=163354.5N. (balourd maximum en quantité 5/5 pour chaque côté) 1. L10 = ( ) => charge dynamique, C= ( ) 163354/2 C = ( ) .= 1065.6KN.
  7. 7. [Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS 7 Ensuite je la compare avec la charge dynamique sur le catalogue et je trouve que la charge dynamique de roulement choisi est supérieure que la charge dynamique calculé. Alors on peut conclure que le choix du roulement est bon. Tableau de résultat Charge dynamique calculée Charge dynamique sur catalogue donné 1065.6 KN 1200KN Pour détailler le calcul, je calcule la durée de vie d’un roulement choisi, sphérical bearing22238 KROVSXW33 L10 = ( ) = ( ) = 14 857,1 heures autrement dire 623.998jours (+-2ans) Conclusion D’après la théorie du calcul de roulement, la durée de vie maximum de roulement choisi (sphérical bearing22238 KROVSXW33) est 14 857,1 heures. Pourtant la durée de vie d’un roulement est dépende strictement de la qualité d’usinage (montage), la tolérance entre la bague extérieur/ intérieur et le carter ou l’arbre tournant et aussi la lubrification. Si toutes ces conditions est bien respectées, le roulement peut bien fonctionner jusqu’à il atteint la durée de vie estimée, 14 857.1 heures. Source  Livre de Memotech 2009 page 251, calcul et choix de roulement billet et aiguille.  http://www.extpdf.com/calculs-de-roulement-skf-pdf.html#pdf#a1  Calcul d’un roulement, IUT GMP Toulon/ cours /Cassin  http://www.skf.com/files/100358.pdf
  8. 8. [Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS 8 RAPPORT ETUDE DE CONTRAINTE DES PIECES CRIBLE HORIXONTAL 2 ETAGE 1. Etude de la partie FUSE’ i. Résultat l’Etude d’élément Fini Force applique = 163354.5N Figure 1 La contrainte sur le FUSE
  9. 9. [Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS 9 Selon la figure 5, on observe que la zone qui connecte entre le flanc et le fusé subit la contrainte plus important de = 70.01 Mpa. En autre, on sait que la liaison entre le fusé et le flanc n’est pas complètement une liaison encastrement parfait. Donc, il y a des possibilités que le flanc se déforme (petit déplacement mais continu à cause de vibration) et cette déformation provoque une tension dans la liaison. Alors, pour assurer la rigidité et la diminution de la contrainte sur le fusé, il est conseillé de faire une forme arrondie avec un petit rayon sur cette arrêt. ii. Analyse de résultat a. Contrainte Tableau de contrainte Contrainte maximum (Mpa) Limite élastique (Mpa) Coefficient de sécurité, s 75.65 350 4.627 D’après la simulation d’élément fini, j’obtiens la contrainte maximum, . La limite élastique d’un matériau utilisée, Re : 350Mpa (acier au carbone). Selon la formule, < avec s : coefficient de sécurité, on peut dire que notre pièce est bien dimensionné car la limite élastique d’un matériau utilisé est supérieur que la contrainte maximum obtenue. b. Déplacement En outre, le déplacement maximum selon l’axe XX, YY, et ZZ est trop petit (0.001066 à 0.02183mm). Donc, on peut dire que la distance (équation de liaisons) entre les deux engrenages est bien respectée.
  10. 10. [Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS 10 2. Etude de la partie de Baquette Arrière. i. Calcul d’un Choc sur la surface étudiée Pour calculer la force de choc, j’applique une formule de l’énergie potentielle et l’énergie cinétique. Je fais une hypothèse;  Masse d’un matériau qui tombe : = 379.875Kg  Hauteur h= 0.5m  Distance parcourue après l’impact, d= 0.1mm En appliquant la formule de avec Vf=√ , j’obtiens F moyenne = 18613.875N. Ensuite, j’applique cette force dans l’étude de contrainte
  11. 11. [Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS 11 ii. Résultat d’étude de contrainte Figure 2 La contrainte exercée sur la baquette arrière iii. Analyse de contrainte Tableau de contrainte Contrainte maximum (Mpa) Limite élastique (Mpa) Coefficient de sécurité, s 126.3 350 2.7712 D’après la figure 6, on observe que la contrainte important est centrée à la partie visé (Pièce gauche baquet arrière). Cette partie est une zone critique et le plus fragile car il sera cassé si la contrainte maximum est supérieure de la limite élastique. Par contre, selon le résultat obtenu, on constate que la Contrainte maximum (Mpa) est inferieur de la limite élastique (Mpa) d’un matériau et on peut conclure que la pièce est bien dimensionnée.
  12. 12. [Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS 12 3. Cadre Essai en charge statique D’après mon observation visuelle sur les cadres existés, je trouve que cette pièce subit un phénomène de fatigue car la force (ou la masse) appliquée n’est pas toujours constant pendant l’opération de la machine. De plus, les chocs qui créent lorsque des cailloux tombent sur la tôle provoquent aussi une augmentation de la contrainte dans la structure étudie. Donc, pour étudier la rigidité et le déplacement de structure du cadre je fais d’abord une étude avec la charge statique. La charge statique = = 1519.5kg, F=15195N i. Résultat de simulation Figure 7 La contrainte sur le cadre
  13. 13. [Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS 13 D’après la figure 22, on observe que la contrainte important est centré à la liaison encastrement entre la pièce L-latérale et I-reconstitué 500 avec la contrainte =14.25MPa. Donc, pendant la phase de fabrication, il faut faire beaucoup d’attentions et il faut assurer que les deux pièces sont bien soudées avec l’épaisseur du cordon plus important. ii. Analyse de contrainte Tableau de contrainte Contrainte maximum (Mpa) Limite élastique (Mpa) Coefficient de sécurité, s 6 300 (profile en x) 50 14.25 700 (poutre U extremite) 49.12 D’après la simulation d’élément fini, j’obtiens la contrainte maximum de deux pieces, et, . La limite élastique d’un matériau utilisée, Re : 350Mpa (acier au carbone) et 700 MPa (weldox.) Selon la formule, < avec s : coefficient de sécurité on peut dire que notre pièce est bien dimensionné en statique car la limite élastique d’un matériau utilisé est supérieur que la contrainte maximum obtenue.
  14. 14. [Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS 14 Essai en charge de chocs Dans cet essai j’étudie la contrainte dans la structure de cadre lorsque des cailloux tombent sur le crible. Pour calculer la force d’impact, je fais plusieurs condition limite et plusieurs l’hypothèse de la vitesse initial et la vitesse final de cailloux. Donc, la force appliquée dans l’étude d’élément fini n’est pas très parfait mais elle est utilisable pour étudier et analyser de limite de rupture de la structure de cadre. Force appliqué : Résultat de simulation
  15. 15. [Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS 15 Figure 7 La contrainte est centrée sur l’arrêt de poutre U extrémité D’après le graphique sur la figure 7, on observe que la contrainte importante se situe à l’arrêt dans la zone rouge. Selon l’analyse de contrainte, on peut conclure que la pièce qui subit la déformation et la contrainte important est profile en x, poutre U extrémité et I reconstitué 500. Analyse de contrainte Tableau de contrainte Contrainte maximum (Mpa) Limite élastique (Mpa) Coefficient de sécurité, s 56.48 700 (poutre U extremite) 12.39 66.49 350(profile en x) 5.26 D’après la simulation d’élément fini, j’obtiens la contrainte maximum de deux pieces, et, . La limite élastique d’un matériau utilisée, Re : 350Mpa (acier au carbone) et 700 MPa (weldox.) Selon la formule, < avec s : coefficient de sécurité et on peut dire que notre pièce est bien dimensionné en chocs car la limite élastique d’un matériau utilisé est supérieur que la contrainte maximum obtenue.
  16. 16. [Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS 16 4. Suspension La suspension est une partie très important dans la structure ensemble du crible car les poids du crible et la charge sont distribués grâce à cette pièce. Alors, il subit la contrainte et la déformation très important pendant que la machine en position repos (statique) ou en dynamique. Pour détailler l’étude de suspension, je le distingue en 2 parties, étude en charge statique et en charge dynamique. A. Etude en charge statique Poids et la charge maximum de crible = 10615.69kg Force sur chaque suspension : x 10 = 26539,225 N i. Résultat de contrainte
  17. 17. [Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS 17 ii. Analyse de contrainte Tableau de contrainte Contrainte maximum (Mpa) Limite élastique (Mpa) Coefficient de sécurité, s 18.81 350 18.6 iii. Conclusion Selon la formule, < avec s : coefficient de sécurité et on peut dire que notre pièce est bien dimensionné en charge statique car la limite élastique d’un matériau utilisé est supérieur que la contrainte maximum obtenue. B. Etude en charge dynamique. Dans cette étude, je détermine la force à la suspension grâce à la simulation dynamique sur inventor. J’ai fait plusieurs simulations pour obtenir la force maximum subit par l’amortisseur marsh mellow. Remarque ; Force maximum de balourd 5/5 maximum à N=732tr/min F max trouvée: 86035.417N
  18. 18. [Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS 18 i. Résultat Selon mon observation, la suspension subit la force de torsion pendant le démarrage et l’arrêt de la machine. La partie de bas de suspension tourne mais juste une petit rotation avec un petit déplacement. En autre, La contrainte est centrée au trou sur la partie du bas de suspension. Alors, pour diminuer cette contrainte, il suffit d’ajouter un obstacle rectangle ou enlever ce trou. ii. Analyse de contrainte Tableau de contrainte Contrainte maximum (Mpa) Limite élastique (Mpa) Coefficient de sécurité, s 110.6 350 3.16 Selon la formule, < avec s : coefficient de sécurité et on peut dire que notre pièce est bien dimensionné en choc car la limite élastique d’un matériau utilisé est supérieur que la contrainte maximum obtenue.
  19. 19. [Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS 19 5. Structure (étude statique) On sait que la masse de cailloux appliquée sur la machine n’est pas toujours constant. Alors pour simplifier notre étude de la contrainte, on fait un l’hypothèse que la charge maximum sur chaque étage : = = 1519.5kg, F=15195N  F maximum sur le 1 er étage : = = 1519.5kg, F=15195N  F maximum sur le 2eme étage : = = 1519.5kg, F=15195N Remarque ; Dans cette étude, l’amortissement est négligeable car on veut étudier la structure d’ensemble de la machine. i. Résultat de simulation Figure 8 La zone crucial dans la structure ensemble du crible
  20. 20. [Rapport calcul de roulement et l’analyse de contrainte par le calcul d’élément fini] 18 avril 2013 IECS 20 ii. Analyse de contrainte Tableau de contrainte Contrainte maximum (Mpa) Limite élastique (Mpa) Coefficient de sécurité, s 177.3 350 1.97 Selon le résultat obtenu, on observe que la partie de suspension subit une contrainte importante, D’après le résultat de contrainte obtenue, on peut conclure que la suspension est bien dimensionnée car sa contrainte maximum est inferieur de la limite élastique d’un matériau utilisé. Pourtant, pour assurer la rigidité de suspension de résister la force de toute pièce, on doit diminuer la contrainte dans la zone crucial. Alors, pour diminuer cette contrainte, il faut ajouter le matériel à la zone dans la figure 8 et figure 9 et l’obstacle rectangle entre la partie bas et la partie plaque de la suspension. Figure 9 Modifications sur la suspension Conclusion générale D’après l’étude de contrainte par le calcul d’élément fini, on trouve que tous les pièces respectent ses limites élastiques de matériau utilisé avec un grand coefficient de sécurité sauf qu’il y a un et deux pièces qui a besoin d’amélioration pour assurer ses rigidité. L’avantage avec cette conception est les structure utilisé sont rigide et ils sont capable de résister la force appliqué sans le risque d’une rupture brutale pendant l’opération de la machine. Cependant l’inconvénient de cette conception est juste le poids de la machine. Autrement dire, la masse total d’une machine est grand par rapport la machine existe’ (7576.69kg sans charge). Remarque : Les rapports automatiques avec plusieurs simulations sont préparés dans l’ordinateur.

×