View
3
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
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
LIERS Ch 21/12/2014
Analysé avec SolidWorks Simulation Simulation de Propal_Securirack_moitie 2
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®")
ECOLOG INNOVATION Plate-forme Delta 3 Campus Euralogistic 622, rue des Hauts de France 62110 Hénin-Beaumont
LIERS Ch 21/12/2014
Analysé avec SolidWorks Simulation Simulation de Propal_Securirack_moitie 3
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
Masse volumique:7870 kg/m^3
Poids:15.4275 N
D:\ECOLOG_INNOVATION\Tanguy\Propal_plus\Moitie_Montant_95_endomma
gé.SLDPRT Dec 19 17:09:44 2014
ECOLOG INNOVATION Plate-forme Delta 3 Campus Euralogistic 622, rue des Hauts de France 62110 Hénin-Beaumont
LIERS Ch 21/12/2014
Analysé avec SolidWorks Simulation Simulation de Propal_Securirack_moitie 4
Enlèv. mat.-Extru.4[1]
Corps volumique
Masse:2.25016 kg Volume:0.000285916 m^3
Masse volumique:7870 kg/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
ECOLOG INNOVATION Plate-forme Delta 3 Campus Euralogistic 622, rue des Hauts de France 62110 Hénin-Beaumont
LIERS Ch 21/12/2014
Analysé avec SolidWorks Simulation Simulation de Propal_Securirack_moitie 5
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.
ECOLOG INNOVATION Plate-forme Delta 3 Campus Euralogistic 622, rue des Hauts de France 62110 Hénin-Beaumont
LIERS Ch 21/12/2014
Analysé avec SolidWorks Simulation Simulation de Propal_Securirack_moitie 6
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)
ECOLOG INNOVATION Plate-forme Delta 3 Campus Euralogistic 622, rue des Hauts de France 62110 Hénin-Beaumont
LIERS Ch 21/12/2014
Analysé avec SolidWorks Simulation Simulation de Propal_Securirack_moitie 7
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
Lamage avec écrou-17
Entités: 2 arête(s) Type: Boulon(
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: 1.32461
CS désiré: 2
ECOLOG INNOVATION Plate-forme Delta 3 Campus Euralogistic 622, rue des Hauts de France 62110 Hénin-Beaumont
LIERS Ch 21/12/2014
Analysé avec SolidWorks Simulation Simulation de Propal_Securirack_moitie 8
Forces dans le connecteur 17 :
Type Composante X Composante Y Composante Z Résultante
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
Lamage avec écrou-18
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:
OK
CS calculé: 2.10927
CS désiré: 2
Forces dans le connecteur 18 :
Type Composante X Composante Y Composante Z Résultante
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
Lamage avec écrou-19
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: 1.40081
CS désiré: 2
ECOLOG INNOVATION Plate-forme Delta 3 Campus Euralogistic 622, rue des Hauts de France 62110 Hénin-Beaumont
LIERS Ch 21/12/2014
Analysé avec SolidWorks Simulation Simulation de Propal_Securirack_moitie 9
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
Moment de flexion (N·m) -37.237 10.227 0 38.616
Lamage avec écrou-20
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: 1.64603
CS désiré: 2
Forces dans le connecteur 20 :
Type Composante X Composante Y Composante Z Résultante
Force axiale (N) 0 0 20924 20924
Force de cisaillement (N) -324.78 -6174.3 0 6182.8
Moment de flexion (N·m) -28.498 1.0588 0 28.517
Lamage avec écrou-21
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: 1.45943
CS désiré: 2
ECOLOG INNOVATION Plate-forme Delta 3 Campus Euralogistic 622, rue des Hauts de France 62110 Hénin-Beaumont
LIERS Ch 21/12/2014
Analysé avec SolidWorks Simulation Simulation de Propal_Securirack_moitie 10
Forces dans le connecteur 21 :
Type Composante X Composante Y Composante Z Résultante
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.
ECOLOG INNOVATION Plate-forme Delta 3 Campus Euralogistic 622, rue des Hauts de France 62110 Hénin-Beaumont
LIERS Ch 21/12/2014
Analysé avec SolidWorks Simulation Simulation de Propal_Securirack_moitie 11
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
ECOLOG INNOVATION Plate-forme Delta 3 Campus Euralogistic 622, rue des Hauts de France 62110 Hénin-Beaumont
LIERS Ch 21/12/2014
Analysé avec SolidWorks Simulation Simulation de Propal_Securirack_moitie 12
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.
ECOLOG INNOVATION Plate-forme Delta 3 Campus Euralogistic 622, rue des Hauts de France 62110 Hénin-Beaumont
LIERS Ch 21/12/2014
Analysé avec SolidWorks Simulation Simulation de Propal_Securirack_moitie 13
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.
ECOLOG INNOVATION Plate-forme Delta 3 Campus Euralogistic 622, rue des Hauts de France 62110 Hénin-Beaumont
LIERS Ch 21/12/2014
Analysé avec SolidWorks Simulation Simulation de Propal_Securirack_moitie 14
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.
ECOLOG INNOVATION Plate-forme Delta 3 Campus Euralogistic 622, rue des Hauts de France 62110 Hénin-Beaumont
LIERS Ch 21/12/2014
Analysé avec SolidWorks Simulation Simulation de Propal_Securirack_moitie 15
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.
ECOLOG INNOVATION Plate-forme Delta 3 Campus Euralogistic 622, rue des Hauts de France 62110 Hénin-Beaumont
LIERS Ch 21/12/2014
Analysé avec SolidWorks Simulation Simulation de Propal_Securirack_moitie 16
Recommended