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 Calcul de structure : coefficient de sécurité

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Archaleon
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MessageSujet: Calcul de structure : coefficient de sécurité   Lun 19 Jan 2009 - 19:36

Dans ma conception de mon vélomobile, je suis en train de me poser une questions existentielle afin de dimensionner ma structure :

Quel coefficient de sécurité adopter ?

En effet, dimensionner une structure en statique n'est pas difficile. Mais en dynamique elle encaisse des efforts plus importants, mais de quelle ampleur ? 2x, 3x la pesanteur ?

Pour l'instant je pense partir sur un coef de 3, mais ca me fais ch**** de plier le velomobile à la première bosse, ou bien de construire un char d'assault !
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Speedy Malric
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MessageSujet: Re: Calcul de structure : coefficient de sécurité   Lun 19 Jan 2009 - 20:14

Je dirai tout dépend des pièces.
En ce qui concerne les pièces importantes comme la direction (fusée, pivots etc) il faut imaginer que tu peux taper un trottoir donc un FS de 4 à 5 me parrait bon.
En ce qui concerne le composite, tu peux utiliser un FS de 2 à 2.5 pour la structure primaire. Il faut tout de même renforcer les points d'encrage de la direction pour que ce soit en accord avec le choc dans un trottoir.

Enfin, je pense que si le VM est lourd alors il y aura encore plus d'efforts et il faut renforcer (problème des voitures actuelles).
Prévois léger et tu pourras toujours renforcer si tu trouves la structure un peu trop souple.
si ton VM est trop lourd, tu ne l'utiliseras pas et passeras ton temps à reconstruire des pièces plus légères.
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pierre
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MessageSujet: Re: Calcul de structure : coefficient de sécurité   Lun 19 Jan 2009 - 22:12

Salut,
je suis novice dans ce domaine,
mais j'en ai parlé à mon épouse qui a fait du calcul
de structure (surtout par la méthode des éléments finis)
pendant pas mal d'années. Voici qq idées
(qui demanderaient à être approfondies).
A priori il y a trois type d'efforts a prendre en compte.
1) le statique, à l'arret (poids du velo, du cycliste, etc...)

2) l'effort de pédalage. Cet effort répétitif est suceptible
de créer une fatigue du matériau s'il dépasse certaines limites,
pouvant ensuite créer des ruptures ou des fissures.
De plus cet effort doit être difficule à modéliser,
car les pédales ne sont pas dans l'axe de la chaine,
et introduisent donc un couple de torsion du cadre.
Pour calculer tout ça, il faudrait modéliser l'effort
de pédalage avec la torsion... pas simple.

3) les efforts liés au vibrations engendrées par la route
qui peut être en plus ou moins bon état:
difficile à estimer... On aurait envie de monter un capteur
d'accélération sur le moyeu ou la fourche pour avoir une idée
des efforts en condition réelles, puis ensuite appliquer des facteurs
de sécurité pour modéliser l'effort. En ligne droite, on peut imaginer
que ces efforts sont de bas en haut (ex.: une bordure, un trou, etc...).
Mais en virage, quand le velo penche, ces efforts doivent aussi
créer une torsion dans la fourche av et arr.
La aussi, il peut se produire un phénomène de fatigue,
qui, s'il est trop important, peut endomaager le cadre à long terme
(amorce de fissure).

Bref, si on veut modéliser tout ça, c'est un vrai projet de calcul
de structure, pas vraiment simple.
Peut-être qu'une méthode expérimentale est aussi bien adaptée.
Bon courage pour ta construction et roule bien!

Pierre
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Speedy Malric
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MessageSujet: Re: Calcul de structure : coefficient de sécurité   Lun 19 Jan 2009 - 22:23

La structure d'un VM est critique en rigidité, pas en solidité donc les calculs sont quasi impossibles sur un VM monocoque car il est difficile de définir ce qui est acceptable et prévoir le flambement de la section principale est difficile à cause de la variation d'angle des fibres entre la théorie et la pratique.
Pour avoir vu le Mango et le Quest, je dirai que l'échantillonnage est ainsi:
Gelcoat polyester 400g/m2 (gelcoat compatible passé au pistolet)
1 Sergé 160g (0/90)-Résine epoxy (pas d'odeur)
1 Sergé 300g

Sur mon engin tout caréné, j'ai:
Gelcoat Polyester
1 Sergé 300g
1 bi-biais 600 (+/-45) -résine polyester (bonjour l'odeur pale )
et c'est franchement indestructible en utilisation normale.

Pour information, la structure des dériveurs n'est pas calculée en fonction des chocs de la mer mais des chocs provoqués par la remorque de transport qui rebondie sur la route et du serrage des sangles.
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Tigouille
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MessageSujet: Re: Calcul de structure : coefficient de sécurité   Lun 19 Jan 2009 - 22:31

tu mentiones le gelcoat pour la forme je suppose..?
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Speedy Malric
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MessageSujet: Re: Calcul de structure : coefficient de sécurité   Mar 20 Jan 2009 - 11:21

oui
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gluondufou
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MessageSujet: Re: Calcul de structure : coefficient de sécurité   Mar 20 Jan 2009 - 11:28

voici ce que je fais: le coeficient de securité, c'est le facteur qui multiplié à la charge limite donne la charge extreme. La charge extreme est la charge que la structure doit pouvoir tenir.tout est dans la connaissance de la charge limite. Si tu definis avec precision tous les cas de charge limites ainsi que les cas de charge de fatigue, tu peux definir un cas de charge envelope et appliquer le coef de securité le plus petit possible. Pour une fabrication en materiaux composites, le plus petit coef de securité admis dans l'industrie est 2 (sauf pour l'aviation militaire)maintenant il faut evaluer les charges limites.pour les charges statiques, c'est facile, exemple: le poids du cyclistepour les charges dynamiques, tu peux multiplier la charge statique par un facteur pour donner un equivallent de charge dans un calcul de statique, par exemple, le poids du pilote multiplié par 5 multiplié par g (9.81) il faut aussi evaluer les cas de charge statistiques ou fatigue,pour un velo, il apparait que les ruptures sont provoquées par la repetition de grands chocs sur une faible durée (" low cycle failure" ) d'apres un chapitre de "bicycle science". Il faut identifier sur ton velo quels sont les composants critiques, prenons la charge dynamique du poids evoquée plus haut, elle s'exerce sur l'articulation du siege par exemple. admettons que c'est un pivot en alu , tu fais ton calcul en statique pour evaluer les contraintes sur cet axe. la contrainte limite de l'alu en fatigue apres quelques milliers de cycles est d'environ 1/3 de la contrainte limite de depart (c'est bien sûr une aproximation, il faudrait connaitre avec exactitude la courbe de resistance en fatigue).en general les charges de fatigue sont contenues dans l'enveloppe des charges limites.le pedalage c'est typiquement un effort de fatigue, flexion torsion alternée de quelques 100taines de N pendant 40 000 km par exemple. c'est franchement pas un cas dimensionnant si le cadre est sufisament rigide.par contre le sprint c'est un effort qui peut provoquer la ruine de certains composants s'il est repeté seulement quelques milliers de fois. C'est donc un cas à etudier serieusement. Moi, je prends l'effort maxi que peut exercer Musclor sur une pedale , arcbouté sur son siege: soit 1500N. Je multiplie par 2 (coef de securité) j'ai ma charge extreme, Pour les valeurs de contraintes limite des materiaux je prends des valeurs plus faibles que les valeurs limites (fatigue des materiaux). On trouve tout un tas de courbes dans les librairies specialisées, pour ma part je prends les miennes dans la norme militaire americaine MIIL 5 et MIL17 parceque je les ai à disposition et qu'il y a des spectres de fatigues analogues. je m'aperçois aussi que ces cas de chargements (pedalage sprint, poids charge dynamique) sont les cas les plus severes qui dimensionnent toutes les pieces de mon velo . D'ailleurs, etant pervers de nature, j'effectue une combinaison lineaire de tous mes cas de charges limites dans le modele element finis que j'utilise, je mulitiplie par mon coef de securité (2) et j'ai ainsi mes efforts extremes.
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olivier
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MessageSujet: Re: Calcul de structure : coefficient de sécurité   Mar 20 Jan 2009 - 12:11

je savais que t'étais un GRAND malade
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Archaleon
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MessageSujet: Re: Calcul de structure : coefficient de sécurité   Mar 20 Jan 2009 - 21:26

Merci pour toute ces réponses. ( Ps : je fais une structure en acier soudé et ensuite habillé de fibre de verre non porteuse)

J'ai entendu par des profs que la loi indique que le véhicule doit être capable de résister à N*(charge utile) en statique. Si ça tient, c'est bon. N= "coef de sécurité"
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