Etude de la biellette coudée

Objectifs	Valider les dimensions et le matériau de la biellette coudée 52.
Compétences et savoirs évalués	S2-2 - Comportement d'un mécanisme et/ou d'une pièce : Équilibre des solides. S2-2 - Comportement d'un mécanisme et/ou d'une pièce : Résistance des matériaux. CO8.1 - Paramétrer un logiciel de simulation mécanique pour obtenir les caractéristiques d'une loi d'entrée/sortie d'un mécanisme simple. CO8.2 - Interpréter les résultats d'une simulation mécanique pour valider une solution ou modifier une pièce ou un mécanisme.
Compte rendu	Compte rendu papier à imprimer : .
	1h50

On souhaite vérifier, à travers une étude statique puis une simulation sur SolidWorks, la résistance de la biellette coudée 52 lorsqu'elle est soumise aux efforts maximaux. Vous pourrez ainsi valider ses dimensions et son matériau ou y apporter des modifications.

1 - Etude statique

= 50 min

Question 1.1 - A l'aide de ces caractéristiques disponible en ressources , déterminer l'effort maximal fourni par le vérin.

Rappel : Pression (Mpa) = Force (N) / Surface (mm²).

Question 1.2 - Cet effort maximal est-il lors de l'ouverture ou de fermeture du toit ?

Pour la suite de l'étude, nous prendrons le cas identifié à la Question 1.2.

Question 1.3 - Le vérin 60 est soumis à 2 actions mécaniques, une au point M et une au point C. A l'aide du Principe Fondamental de la Statique, déterminer les caractéristiques de l'action mécanique C_60→axe en complétant la première ligne du tableau sur le DR1.

Question 1.4 - Les pièces 52 et 50 sont aussi soumises chacune à deux actions mécaniques. En déduire en complétant le tableau, la direction des deux autres forces.

Pour la question suivante, vous pouvez vous rafraichir la mémoire à l'aide du cours de première sur l'Equilibre des solides entre solides disponible en cliquant ici : .

Question 1.5 - Par résolution graphique du Principe Fondamental de la Statique sur le DR1, déterminer l'effort exercé sur la biellette 52.

2 - Simulation

= 60 min

Une simulation a permis d'obtenir la courbe de l'effort au point C entre le vérin 60 et la biellette 52. On constate qu'il y a deux phases entre la position "coupé" pour t = 0s et la position "cabriolet" pour t = 10s :

Phase 1 : le vérin fournit un effort de poussée pour "ouvrir" le toit,
Phase 2 : le vérin fournit un effort de traction pour "retenir" le toit dans sa descente.

Question 2.1 - Relever sur la courbe la valeur maximale, F_max, de l'effort du vérin.

Question 2.2 - Pour cette valeur maximale, à quelle sollicitation est soumise la biellette (traction, compression, cisaillement, torsion ou flexion plane) ? Justifier.

Question 2.3 - Pour cette valeur maximale, tracer sur le DR2 en respectant l'échelle les vecteurs forces en A et C.

Question 2.4 - Relever dans la nomenclature le matériau utilisé pour la biellette ainsi que sa limite élastique.

Dézipper et ouvrir le fichier SolidWorks de la biellette 52 :

A partir du menu Outils / Compléments, vérifier que le module Simulation est activé. Cliquer sur l'onglet Simulation et commencer une nouvelle étude statique :

1 - Déplacement imposés : ajouter un déplacement imposé puis sélectionner la surface fixe, ici les deux alésages d'un coté de la biellette. Valider et suivant.

2 - Chargements : ajouter une force

Il faut d'abord créer une Géométrie de référence : 1 axe dans l'aslésage de gauche, 1 axe dans l'alésage de droite, un plan passant par ces deux axes.
En sélectionnant les deux alésages de l'autre coté de la biellette,
En sélectionnant le plan de référence créée pour la direction (plan 7 sur l'image ci-dessous).
En complétant l'intensité de la force relevée à la Question 2.1.

3 - Matériau : Choisir un matériau.

Faire un clic droit sur le nom de la pièce dans l'arboresence, puis Appliquer/Editer matériau,
Le matériau le plus proche de celui relever à la Question 2.4 est l'acier AISI 1045, sélectionner le.
Appliquer et Fermer.

4 - Exécuter : Exécuter la simulation.

5 - Résultats : Oui continuer. Visualiser les contraintes de Von Mises en les sélectionnant dans l'arborescence de gauche dans la catégorie Résultats.

Faites valider votre simulation.

Question 2.5 - Relever la contrainte maximale et entourer la zone la plus sollicitée sur la perspective du DR2.

Question 2.6 - En comparant la contrainte normale maximale obtenue par simulation à la limite élastique du matériau, déterminer le coefficient de sécurité cs.

Question 2.7 - Conclure sur la validité de la biellette. S'il faut y apporter des modifications, donner quelques pistes possibles.