Diaporama : Etude par éléments finis d’un étau

Etude éléments finis-

Calcul d’expertiseSuite à la rupture d ’écrases

tubes utilisés par les agents GDF.

Vous pouvez reprendre cette étude par vous-même, c’est un des projets proposés.

La présentation est animée, avancez à votre vitesse par un simple clic

Bonne lecture

Diaporama : Etude par éléments finis d’un étau

Présentation du problème

Données vérifiées expérimentalementMatériau : Aluminium AS 7 G 06

E = 74 000 MPa v = 0.34

r = 150 MPa

Charge d ’écrasement d’un tube

: F = 46 000 N

Les dimensions de l’étau sont données

On sait que la pièce cassedans cette zone.

Objectif : calcul d’expertise

Diaporama : Etude par éléments finis d’un étau

Hypothèses de modélisation

Ces hypothèses seront toutes validées par différents calculs.

Seule la pièce principale est modélisée

La pression du tube est supposée uniformeelle est appliquée sur la largeur d’écrasement du tubeet centrée par rapport à l’axe d’écrasement

Pour passer en 2D nous ne tenons pas compte de l’arrondi du mors bas, et le trou d’axe n’est pas modélisé.

Choix de la hauteur modélisée maximaleDonnera une contrainte calculée plus faible que dans la réalité expertise

Compte tenu de l’épaisseur de la pièce 2 hypothèses de comportement 2D peuvent être envisagées : Contraintes planes

Déformations planes

pression qui équilibrela pression du tube sur le mors bas Le modèle ainsi défini possède 3

modes rigides

Diaporama : Etude par éléments finis d’un étau

Résultats des calculs

Unité : MPa

Ces calculs confirment que la contrainte dépasse largement la contrainte de rupture 150 MPa

La précision de ce modèle dans cette zone est de l’ordre de 20 MPa

En affinant le maillage on obtient 330 MPaCe modèle en déformations planes donne 290 MPaCe modèle avec une hauteur de mors moyenne donne 350 MPa

Contraintes maximales situées dans la zone de rupture observée.

Surfaces fortement contrainte

Zone non contrainte, maillage suffisant le trou d’axe peut être négligé.

Diaporama : Etude par éléments finis d’un étau

MPa 365max Sur chaque élément le gradient de contrainte est faible, et il y a continuité des contraintes entre les éléments.La convergence du modèle numérique est assurée.

Optimisation de maillage L’optimisation est réalisée avec SAMCEF & algorithme externe

Ces résultats confirment ceux de notre étude

89 éléments, erreur = 7,21 %9 éléments, erreur = 12,8 %89 éléments, erreur = 7,21 %500 éléments, erreur = 5,0 %

Extrait de : "Adaptative finite element methods, a review" LY. Li - P. Bettess , Mech. Rev. Oct. 97.

Principe du maillage adaptatifExemple d’un cylindre sous pression

Diaporama : Etude par éléments finis d’un étau

Modèle 3D directement issu de la DAO

6149 éléments de degré 1

Ces résultats confirment ceux de notre étude

Unité : MPa