Développement durable & Eco-conception - Découvertes et définitions

Optimisation de la bielle

Objectifs	Optimiser le dimensionnement de la bielle du mini compresseur.
Compétences et savoirs évalués	CO3.1 - Décoder le cahier des charges d’un système. S2-2 - Comportement d'un mécanisme et/ou d'une pièce : Résistance des matériaux. CO7.3 - Définir, à l'aide d'un modeleur numérique, les formes et dimensions d'une pièce d'un mécanisme à partir des contraintes fonctionnelles, de son principe de réalisation et de son matériau. 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

1 - Simulation des contraintes dans la bielle

= 40 min

Répondre aux questions sur le DR1.

Question 1.1 - A l'aide du diagramme des exigences, relever la pression en PSI (pound per square inch). Exprimer cette pression en Mpa.

Question 1.2 - A l'aide de la Mise en situation, expliquer à quelle sollicitation est soumise la bielle lors de la remontée du piston ?

Télécharger et dezipper le fichier SolidWorks :

Ouvrir le fichier Bielle.SLDPRT avec SolidWorks.

A l'aide des hypothèses ci-dessous, réaliser la simulation des contraintes dans la bielle.

La bielle est en plastique PA Type 6,
Dans la position PMH du piston, on considère le pied de la bielle bloqué,
La pression maximale relevée à la Question 1.1 s’exerce au PMH sur toute la surface du piston de diamètre 21 mm.

Rappel des étapes de la simulation :

Définir une géométrie fixe.
Définir une force (ou pression) en tenant compte de l'orientation des actions mécaniques.
Définir tout les matériaux.
Exécuter.

Question 1.3 - Relever la limite élastique du matériau de la bielle.

Question 1.4 - Sur la perspective du DR1, entourer la zone la plus contrainte.

Question 1.5 - Quelle est la valeur maximale de la contrainte dans la bielle ?

Question 1.6 - Calculer le coefficient de sécurité minimal.

Question 1.7 - Conclure sur la résistance de la bielle.

Question 1.8 - A l'aide de l'outil sonde, relever la contrainte dans la partie centrale de la bielle. Quelle est la valeur du coefficient de sécurité dans la partie centrale de la bielle ?

2 - Optimisation

= 60 min

Soucieux d'associer conjointement croissance économique et développement durable, le constructeur souhaite réduire la quantité de matériau utilisé pour fabriquer le mini compresseur. Dans un premier temps il est envisagé au niveau du bureau d’étude de réduire de 9% la masse de la bielle tout en gardant un coefficient de sécurité cs supérieur à 2 dans la partie centrale de la bielle.

A partir du croquis ci-dessous définissant une nouvelle forme pour la bielle, on vous demande de réaliser la modification du modèle numérique de la bielle.

Revenir dans la partie modèle du fichier bielle.SLDPRT. Redéfinir le matériau de la bielle.

Question 2.1 - Dans le menu Outils/Propriétés de masse, relever la masse de la bielle avant modification.

Réaliser les modifications nécessaires :

Dessiner un esquisse en 2D.
Enlever de la matière par extrusion à travers tout.
Enregistrer la pièce.

Question 2.2 - Relever la nouvelle masse de la bielle après modification.

Réaliser la simulation des contraintes dans la bielle dans les mêmes conditions que la partie précédente.

Question 2.3 - Quelle est la valeur maximale de la contrainte dans la bielle ? Se situe-t-elle au même endroit que lors de la première simulation ? Si non, indiquer sur le croquis dur DR2 la zone la plus contrainte.

Question 2.4 - Quelle est la valeur du coefficient de sécurité dans la partie centrale de la bielle ?

Question 2.5 - Déterminer le pourcentage de réduction de la masse. Conclure quant à la validité de la solution constructive envisagée en terme de masse et de coefficient de sécurité.