dimensionnement - isitv
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Dimensionnement
Mr CICEBEL : ISITV
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Dimensionnement
Pièce
Dimension Forme
Matériaux
Contrôles :
- Réception-Fabrication- Livraison
Mode de fabrication
Le mode de fabrication conditionne l’éventail des formes possibles et les contraintes mécaniques
Les contrôles influent sur le risque de défaillance dû à la fabrication
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Paramètres
Pièce
Condition decharge Matériaux
Fabrication
Environnement
Contrôles
faisabilité
Fluage , fatigue
Corrosion
T°
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Moyens
• Calcul RDM , théories coques, formules dedimensionnement
• Eléments finis ValidationMaquette virtuelle
• Codes de calcul : Démarche guidée quioblige le concepteur à tenir compte de toutes lesdifficultés du problème
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Exemple
Etude d’un réservoir sous pression de :
40 Bars ,80 L• Solutions
– Sphère
– Cylindre +fonds sphériques
– Cylindre + fonds plats– …………
– Liaisons boulonnées ou soudées
• Choix– Pour des raisons de coût et de fabrication artisanale
on prendra la solution suivante :
• Tube aluminium du commerce 280*300
• Fond plat avec liaison par soudure
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Calcul du tube : RDM
En considérant un tube mince on trouve :
Ces formules purement statiques ne prennentpas en compte des phénomènes complémentairesqu’il faudra traiter par la suite
Mpaeq
MpaedP
l
Mpae
dPt
48
28.4.
56*2.
=
==
==
σ
σ
σ
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Calcul fond plat théorie des coques
• On rencontre 2 modèles de calcul
– Bords appuyés sans raideur de flexion
� σeq=60Mpa
– Bords encastrés avec raideur de flexion
� σeq=30Mpa
• La réalité est plus complexe car le fond estencastré mais le tube n’est pas très rigidepar sécurité on se rapprochera du premiermodèle
• Mêmes remarques concernant lesphénomènes complémentaires
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Validation par élémentsfinis
On crée une maquette virtuelle de la pièce.Lecalcul mécanique se fait en remplaçant la formeinitiale(complexe) par un assemblaged’éléments simples (Eléments Finis)
Le calcul donne les contraintes . On retrouve lesvaleurs données par le calcul . Sauf à la jonction où lephénomène de concentration de contraintes se produit
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Contraintes par EF
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CODAP
CODE FRANCAIS DE CONSTRUCTIONDES APPAREILS A PRESSION
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OBJET DU CODE
- Spécifier les règles et exigences minimum pourassurer la sécurité d’emploi et les conditionsnormales d’exploitation .
- Les règles portent sur :-Le choix des matériaux- Le calcul-La fabrication-Le contrôle-L’inspection
- Les appareils étudiés , construits et étudiéssuivant les règles du code bénéficient d’uneprésomption de conformité
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LES SOLLICITATIONS
Le code prend en compte diverses sollicitations :
- Pression intérieure ou extérieure
- Action pesanteur , actions et réactions diverses
- Poids de la neige , action vent et séismes
- Actions dynamiques
( chocs , fluides pièces en mouvement )
- Phénomènes vibratoires
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Modes de défaillance
Les différents modes de défaillance sont :
- Rupture fragile
- Déformation excessive
- Instabilité plastique
- Rupture par fluage
- Déformation progressive
- Fissuration par fatigue
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DEMARCHE
Choixmatériau
Sollicitations
Choix catégorieconstruction
Calcul
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Catégorie de construction
La catégorie de construction conditionne :
-Une contrainte nominale de calcul comprenant 3niveaux ( f1 , f2 , f3 ) auxquelles sontrespectivement attachés des protocoles deréception et des essais
-Un coefficient de soudure z qui conditionne lanature , l’étendue et la sévérité des contrôles
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Choix catégorie
Le choix de la catégorie de construction est de laresponsabilité de l’acheteur
Il lui appartient d’apprécier les risques potentiels dedéfaillance et les conséquences
Pour notre exemple la catégorie C est suffisante .
Z sera égale à 0,7 ( pas de contrôle )
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Contrainte nominale
Le code définit dans un premier temps la contrainteadmissible de calcul en tenant compte de la catégorieainsi que des conditions d’emploi .
( T° , corrosion , fluage , fatigue …..)
Dans le cas de l’aluminium en situation normale deservice pour f3
)3
,9,1
%)2,0((
RrRtMinf =
Pour l’aluminium utilisé
Rr = 250 Mpa R(0,2%)=200 Mpa
f= 80 Mpa
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Calcul tube
Pour une enveloppe cylindrique d’épaisseur constante
zfPDm
e**2
*=
Dm = 290 , f = 80Mpa
z =1 ( pas de soudure )
On obtient e=7 mm
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Fond plat soudé
L’épaisseur minimale , en situation normale est donnéepar :
)]min
.2(),.1max[(if
PDiC
fP
DiCe =
Les coefficients C1 et C2 sont donnés par des abaques enfonction de P/f , P/fmin et ecyl/D
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Fond plat suite
Les valeurs des constantes sont :
C1=0,37 , C2=0,54
On obtient e=40mm.
Pour limiter les concentrations de contraintes la solutionproposée est une rainure de décharge
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CONCLUSION
Pour dimensionner , l’ingénieur doit maîtriser toutes
Les phases de vie du produit . Chacune de ces phases
Influe sur les paramètres du dimensionnement
( forme , contrainte de calcul ….)