Simulation de Propal Securirack - Hellopro.fr...Analysé avec SolidWorks Simulation 5Simulation de...

ECOLOG INNOVATION Plate-forme Delta 3 Campus Euralogistic 622, rue des Hauts de France 62110 Hénin-Beaumont Tél.: +33.(0)3.21.77.82.75 Fax: +33.(0)3.21.77.14.88 www.ecolog-innovation.fr

Analysé avec SolidWorks Simulation Simulation de Propal_Securirack_moitie 1

Simulation de Propal_Securirack : Date: dimanche 21 décembre 2014 Concepteur: LIERS Ch Nom de l'étude: Etude 1 Type d'analyse: Analyse statique

Sommaire : Description : .......................................... 1

Hypothèses : .......................................... 2

Informations sur le modèle : ...................... 2

Propriétés de l'étude : .............................. 4

Unités : ................................................ 4

Propriétés du matériau : ........................... 5

Actions extérieures : ................................ 6

Définitions des connecteurs :...................... 7

Informations sur le contact : .................... 11

Informations sur le maillage : ................... 11

Forces résultantes : ............................... 12

Résultats de l'étude : ............................. 12

Contraintes : ....................................... 12

Déplacements : .................................... 13

Conclusion : ......................................... 14

Annexe : ............................................. 15

Description : La simulation est effectuée avec un montant faisant partie d'une échelle dont la capacité de charge est de 9 tonnes. C'est un montant de marque "PROVOST®" de largeur 95 mm, dont l'acier est à haute limite élastique (type S 355 par exemple). La charge nominale maxi appliquée au montant est de 4.5 tonnes. Lors de la simulation, un facteur amplificateur de charge de valeur 1.35 (Eurocode 3) est pris en compte. Ce qui donne 6.75 tonnes comme charge subie par le montant dans sa partie supérieure.

ECOLOG INNOVATION Plate-forme Delta 3 Campus Euralogistic 622, rue des Hauts de France 62110 Hénin-Beaumont

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Hypothèses : Ne basez pas vos décisions de conceptions uniquement sur les données présentées dans ce rapport. Utilisez ces informations en conjonction avec des données expérimentales et votre expérience pratique. Des tests réels sont indispensables pour valider votre produit final. SIMULATION® permet de réduire la durée de développement de vos produits en diminuant le nombre de tests réels, mais pas en les supprimant totalement. Les hypothèses utilisées par le modeleur sont celles de le R.d.M à savoir:

application de la charge de façon progressive

, matériaux homogènes et isotropes. La charge est appliquée sur un montant parfaitement rectiligne. La zone où la déformation plastique s'est produite a été éliminée dans la représentation du montant de façon à forcer le transfert de la charge appliquée sur la partie supérieure du montant sain à la partie inférieure du montant, par l'éclisse .

Informations sur le modèle : Du fait de la symétrie des formes et de la symétrie de l'application de la charge, j'ai défini un modèle limité à la moitié du modèle réel. La liaison par boulons utilise la notion de "Connecteurs". Ces boulons sont constitués par un corps de type vis H, M12 de classe 8*8 (Re= 640 MPa), associé à 2 rondelles M12 (série moyenne) et un écrou-frein M12 de type "Simmonds". La partie du corps de vis soumis au cisaillement est la partie lisse de diamètre 12 mm. L'effort axial engendré par le serrage est de 20000 N (60 % de la charge maxi théorique) pour un couple de 48 N.m. Le coefficient de frottement au niveau de la tête de vis sur la rondelle et dans les filets est de 0.15. La contrainte normale engendrée par le serrage seul dans le corps du boulon est de 292 MPa.

L'éclisse est fixée par 12 boulons au montant endommagé avec une répartition symétrique de ces boulons par rapport à la zone endommagée. Avec un Couple de serrage de 79 N.m nous obtenons un effort de serrage de 35401 N. (Extrait du "Guide FACOM®")


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Nom du modèle: Propal_Securirack_moitie

Configuration actuelle: Défaut

Corps volumiques

Nom du document et référence

Traité comme Propriétés volumétriques Chemin/Date de modification du

document

Base

Corps volumique

Masse:0.00686124 kg Volume:8.79646e-007 m^3

Masse volumique:7800 kg/m^3

Poids:0.0672401 N

12 rondelles M12 D:\ECOLOG_INNOVATION\

Tanguy\Rondelle M, 12.sldprt

Nov 10 15:30:01 2014

Enlèv. mat.-Extru.4[2]

Corps volumique

Masse:1.57424 kg Volume:0.00020003 m^3


Poids:15.4275 N

D:\ECOLOG_INNOVATION\Tanguy\Propal_plus\Moitie_Montant_95_endomma

gé.SLDPRT Dec 19 17:09:44 2014


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Enlèv. mat.-Extru.4[1]

Corps volumique

Masse:2.25016 kg Volume:0.000285916 m^3


Poids:22.0515 N

D:\ECOLOG_INNOVATION\Tanguy\Propal_plus\Moitie_Montant_95_endomma

gé.SLDPRT Dec 19 17:09:44 2014

Corps volumique

Masse:3.53 kg Masse volumique:7870

kg/m^3 Poids:34.63 N

D:\ECOLOG_INNOVATION\Tanguy\Propal_plus\Demi-

éclisse.sldprt Dec 19 17:09:44 2014

Propriétés de l'étude :

Nom d'étude Etude 1

Type d'analyse Analyse statique

Type de maillage:

Maillage mixte

Type de solveur FFEPlus

Options de contact solidaire incompatible Automatique

Vérifier les forces externes Activé(e)

Unités :

Système d'unités: SI (MKS)

Longueur/Déplacement mm

Température Kelvin

Vitesse angulaire Rad/sec

Pression/Contrainte N/m^2


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Propriétés du matériau :

Référence du modèle Propriétés Composants

Nom: S235 Type de modèle: Linéaire élastique

isotropique Critère de ruine par

défaut: Inconnu

Limite d'élasticité: 2.35e+008 N/m^2 Limite de traction: 3.99826e+008 N/m^2

Module d'élasticité: 2.1e+011 N/m^2 Coefficient de

Poisson: 0.28

Masse volumique: 7800 kg/m^3 Module de

cisaillement: 7.9e+010 N/m^2

Coefficient de dilatation thermique:

1.3e-005 /Kelvin

Eclisse et rondelles

Nom: AISI 1020 Acier laminé à froid

Type de modèle: Linéaire élastique isotropique

Critère de ruine par défaut:

Inconnu

Limite d'élasticité: 3.5e+008 N/m^2 Limite de traction: 4.2e+008 N/m^2

Module d'élasticité: 2.05e+011 N/m^2 Coefficient de

Poisson: 0.29

Masse volumique: 7870 kg/m^3 Module de

cisaillement: 8e+010 N/m^2

Coefficient de dilatation thermique:

1.2e-005 /Kelvin

Montant

En fonction des résultats obtenus au niveau des contraintes nous pourrons valider ou non le choix de l'acier

envisagé pour l'éclisse (S 235 à la base), et de ses dimensions, après visualisation de la valeur des

déplacements.


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Actions extérieures :

Nom du déplacement

imposé

Image du déplacement imposé

Détails du déplacement imposé

Fixe-2

Entités: 10 face(s) Type: Géométrie fixe

La base du montant est solidaire avec la platine, sur la totalité de son profil.

Forces résultantes : Composants X Y Z Résultante

Force de réaction(N) -4.23316 30171.2 -162.499 30171.7

Appui plan-1

Entités: 2 face(s) Type: Appui plan

Je force la partie supérieure du montant à se déplacer selon une direction verticale pour tenir compte de sa liaison avec les lisses.

Forces résultantes : Composants X Y Z Résultante

Force de réaction(N) 4.29243 0.887624 162.493 162.552

Nom du chargement

Image du chargement Détails du chargement

Force-2

Entités: 9 face(s) Type: Force normale

Valeur:

30375 N (29800 N exactement, cela correspond à la moitié de la charge s'appliquant sur une demi structure)


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Définitions des connecteurs : Connecteurs boulons : La numérotation est celle définie par SIMULATION®

Référence du modèle Détails du connecteur Détails de résistance

Lamage avec écrou-15

Entités: 2 arête(s) Type: Boulon(Diamètre

de la tête/écrou)(Lamage)

Diamètre de la tête:

19.5 mm

Diamètre de l'écrou:

19.5 mm

Diamètre nominal de la tige:

12

Précontrainte (Axial):

20000

Module d'Young: 2.1e+011 Coefficient de

Poisson: 0.28

Unités de précontrainte:

N

Contrôle des boulons:

Nécessite de l'attention

CS calculé: 1.73752

CS désiré: 2

Forces dans le connecteur 15 :

Type Composante X Composante Y Composante Z Résultante

Force axiale (N) 0 0 20833 20833

Force de cisaillement (N) 2318.2 -4191.5 0 4789.9

Moment de flexion (N·m) -23.211 -11.265 0 25.8


Entités: 2 arête(s) Type: Boulon(


19.5 mm


19.5 mm


12


20000


Poisson: 0.28


N




CS désiré: 2


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Force axiale (N) 0 0 21362 21362

Force de cisaillement (N) -599.47 8059.8 0 8082.1

Moment de flexion (N·m) 42.592 4.6889 0 42.849





19.5 mm


19.5 mm


12


20000


Poisson: 0.28


N


OK


CS désiré: 2



Force axiale (N) 0 0 20001 20001

Force de cisaillement (N) 8.7125e-007 6.6061e-007 0 1.0934e-006

Moment de flexion (N·m) -4.8029 16.336 0 17.027





19.5 mm


19.5 mm


12


20000


Poisson: 0.28


N




CS désiré: 2


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Forces dans le connecteur 19: Type Composante X Composante Y Composante Z Résultante

Force axiale (N) : 0

0 21071 21071

Force de cisaillement (N) -2376.4 -8056.8 0 8400






19.5 mm


19.5 mm


12


20000


Poisson: 0.28


N




CS désiré: 2



Force axiale (N) 0 0 20924 20924

Force de cisaillement (N) -324.78 -6174.3 0 6182.8






19.5 mm


19.5 mm


12


20000


Poisson: 0.28


N




CS désiré: 2


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Force axiale (N) 0 0 21536 21536

Force de cisaillement (N) 2374.9 6525.8 0 6944.5

Moment de flexion (N·m) 34.001 -10.444 0 35.569

Le coefficient de sécurité dans le connecteur le plus chargé est de 1.32 pour une valeur de 2 recherchée

(Choix arbitraire de ma part mais courant en CMI). Cependant la charge a été augmentée de 35 %, ce qui

nous donne un Cs évalué à partir de la charge réelle:

Cs= 1.32 *1.35= 1.78 pour le boulon 17.

Cs= 1.46*1.35= 1.97 pour le boulon 21

Cs= 1.646*1.35= 2.22 pour le boulon 200

Cs= 1.40*1.35= 1.89 pour le boulon 19

Cs= 2.1*1.35= 2.83 pour le boulon 18

Cs= 1.74*1.35= 2.34 pour le boulon 15.

Ces valeurs nous donne une sécurité suffisante, il suffirait de choisir une classe de qualité 9*8 ou 10*9 (plus

courante) par exemple pour obtenir théoriquement un Cs de 2 pour nos boulons.


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Informations sur le contact :

Contact Image du contact Propriétés du contact

Contact entre ensembles-5

:

Type: Contact entre paire de type Aucune pénétration

Entités: 2 face(s) Avancé: Surface à

surface

Contact global

Type: Solidaire Composants: 1 composant(s)

Options: Maillage compatible

Informations sur le maillage :

Type de maillage Maillage mixte

Mailleur utilisé: Maillage basé sur la courbure

Points de Jacobien 4 Points

Vérification du Jacobien pour la coque Activé(e)

Taille d'élément maximum 20.0009 mm

Taille d'élément minimum 4.00017 mm

Qualité de maillage Haute


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Forces résultantes :

Ensemble de sélections

Unités Somme X Somme Y Somme Z Résultante

Modèle entier N 0.0592731 30172.1 -0.00630951 30172.1

Résultats de l'étude :

Contraintes : Nom Type Min Max

Contraintes1 VON: contrainte de von Mises 0.462222 N/mm^2 (MPa) Noeud: 44880

884.511 N/mm^2 (MPa) Noeud: 64067

Propal_Securirack_moitie-Etude 1-Contraintes-Contraintes1

La contrainte maxi est localisée sur le montant mais elle résulte plus de la coupure (fictive) faîte en théorie dans le montant. Au voisinage sur le montant, les contraintes sont de 100 MPa, donc très en deçà de la limite élastique du matériau du montant PROVOST (Re = 355 MPa). Pour l'éclisse, nous avoisinons les 210 MPa sur le bord des ailes. Une modélisation seule de l'éclisse nous donne une valeur maxi de près de 250 MPa. Ce qui veut dire que dans un chargement limite, la déformation de l'éclisse serait plastique. Il faudrait préconiser un acier de type S 275 au moins pour cette pièce. N'oublions pas cependant que la charge appliquée est nettement surévaluée. C'est une option facultative qui pourrait être choisie si le processus de fabrication le permet.


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Déplacements :

Nom Type Min Max

Déplacements1 URES: Déplacement résultant 0 mm Noeud: 10354

4.16157 mm Noeud: 54045

Propal_Securirack_moitie-Etude 1-Déplacements-Déplacements1

Le déplacement maximum lié au montant est de 4.16 mm pour une longueur de 2000 mm, ce qui fait 1/500 de la longueur environ. Il faut comparer cela aux déformations acceptées des montants dans le plan longitudinal.

Pour l'éclisse, la valeur est de 3.80 mm, à rapporter au 850 mm de sa longueur. Nous sommes au voisinage de 1/ 200 de L, ce qui peut être considéré comme satisfaisant (c'est le critère de rigidité utilisé pour les rayonnages).

Une augmentation de la dimension transversale de 50mm à 60mm, diminue sa déformation de 40 % environ( 2.43 mm environ). Un passage à 70 mm la diminue de 64 %, la déformation élastique sous charge maxi est de 1.5 mm environ.

L'augmentation de cette cote de l'éclisse ne doit pas poser de problème en fabrication , et l'augmentation de la masse de l'éclisse serait limitée.


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Conclusion : Malgré une modélisation pénalisante (non continuité du montant alors que redressé, il participe même dans

la zone qui a été déformée au transfert de la charge), si l'éclisse peut être:

1. disposée symétriquement par rapport à la zone endommagée si la déformation est en altitude

2. ou dans le cas d'une déformation au bas du montant, que l'éclisse soit en appui direct avec la platine

ou le support du montant de façon à transférer directement la charge au sol sans passer par la zone

qui a été endommagée (10 boulons pourraient être montés sur la partie non endommagée du

montant au dessus de la déformation)

3. que sa face en contact avec ce montant le soit en totalité

4. que les 12 boulons de classe 8*8 soient montés au couple de 48 N.m au moins

5. que sa hauteur de 50 mm passe au moins à 60 mm

A ces conditions elle peut être utilisée pour renforcer un montant endommagé (sans déchirure) constituant

une échelle de capacité 9 Tonnes, et lui assurer la même capacité de charge.


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Annexe :

La déformation résultant d'un choc qui provoque une déformation permanente de 3 mm est classée "Verte"

dans les critères de maintenance de rayonnages. L'emploi de l'éclisse de 60 mm de profondeur nous fait

rester dans le domaine de déformation élastique et cette déformation reste inférieure aux 3 mm repérés en

2 et acceptés en déformation permanente.


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