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Sciences et Technologies de l’Industrie et du Développement Durable STI2D
TP RDM - Pince de désincarcération
CI5 : Comportement des mécanismes TP-DR ES-ITEC
CI5_TP_RDM_pince_desincarceration_DR Lycée Jules Ferry – Versailles 1/11
Nom : ........................... Prénom : ......................
Classe : ............... Date : ................
NOTE : /20
Partie Item Evaluation Corr. N Barème
Partie 1:
Travail
Autonomie
Comportement
TOTAL
Partie 2 :
Tavail
Autonomie
Comportement
TOTAL
Partie 3 :
Travail
Autonomie
Comportement
TOTAL
Partie 4 :
Travail
Autonomie
Comportement
TOTAL
Tle STI2D TP RDM - Pince de désincarcération TP-DR
CI5_TP_RDM_pince_desincarceration_DR Lycée Jules Ferry – Versailles 2/11
1. Partie 1 : Analyse préliminaire :
On désire effectuer un dimensionnement préliminaire des lames. Pour cela, on déterminer les actions mécaniques s’exerçant sur les lames.
1.1. Modèle de travail :
On travaille sur le modèle suivant :
Liaisons pivots d’axe 𝑧 en B, C, D et E.
Liaison pivot glissant d’axe �� en F.
1.2. Hypothèses :
Les liaisons sont supposées parfaites (sans jeu ni frottement).
Pour l’étude des efforts, les solides sont supposés indéformables.
On néglige le poids des pièces.
Le problème est supposé plan (��, ��).
On suppose que la liaison pivot glissant en F ne transmet aucune action mécanique.
1.3. Données :
On se place dans le cas de l’ouverture de la pince, dans la position représentée ci-dessus.
La tige 3 est soumise en F à l’effort 𝐹𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑒/3 issu de la pression p = 630 bars.
Les lames 1 et 1’ sont soumises en A et A’ aux efforts 𝐴𝑡ô𝑙𝑒/1 et 𝐴′𝑡ô𝑙𝑒/1′
. Ces efforts sont
verticaux (suivant ��).
On donne Øpiston = 55 mm et Øtige = 24 mm.
B
A
C D F
��
��
E
Lame haute 1
Lame basse 1’ Biellette haute 2
Biellette basse 2’
Tige 3 Corps 0
A’
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1.4. Etude statique de la pince :
1.4.1. Effort de pression :
Q1. Déterminer la norme ‖𝑭𝒇𝒍𝒖𝒊𝒅𝒆/𝟑 ‖ :
1.4.2. Equilibre de la biellette 2 :
Q2. Isoler la biellette 2, et effectuer le BAME en complétant le tableau ci-dessous :
Action Point Direction Sens Norme
Q3. Enoncer le PFS graphique :
Q4. Représenter les résultats sur l’épure ci-dessus. 1.4.3. Equilibre de la tige 3 :
B
D
E
F
Dynamique des forces Ech : 1cm = 20000 N
∆𝐵1/2 = ∆𝐷3/2
B
D
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Q5. Isoler la tige 3, et effectuer le BAME en complétant le tableau ci-dessous :
Action Point Direction Sens Norme
Q6. Enoncer le PFS graphique :
Q7. Effectuer la résolution graphique sur l’épure page précédente et mesurer la norme ‖𝑫𝟐/𝟑 ‖ :
1.4.4. Equilibre de la lame 2 :
B
D
A
C
Dynamique des forces Ech : 1cm = 10000 N
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Q8. Isoler la lame 2, et effectuer le BAME en complétant le tableau ci-dessous :
Action Point Direction Sens Norme
Q9. Enoncer le PFS graphique :
Q10. Effectuer la résolution graphique sur l’épure page précédente et mesurer la norme ‖𝑨𝒕𝒐𝒍𝒆/𝟏 ‖ :
Q11. Conclure quant au cahier des charges :
1.5. Etude du dimensionnement de la lame :
1.5.1. Modélisation du problème :
On suppose que la lame est une poutre à section rectangulaire sur 2 appuis simples en A et C soumise à
un effort �� en B : On fait l’hypothèse que le modèle « redressé » en flexion simple ci-dessous donnera des résultats satisfaisants :
l = 219 mm
l1 = 51 mm
b = 27 mm
h = hauteur de la lame à déterminer B = 100 000 N
A G C B
x l1
l
��
��
��
��
𝑧
b
h G
A
C
B ��
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1.5.2. Calcul des actions mécaniques en A et C :
Q12. Isoler la poutre P, et déterminer les AM en A et C :
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1.5.3. Etude de la partie [AC] :
Q13. Calculer les composantes du torseur de cohésion dans la partie [AC] de la poutre P :
A GAC C
x
��
��
I II
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1.5.4. Etude de la partie [CB] :
Q14. Calculer les composantes du torseur de cohésion dans la partie [CB] de la poutre P :
A GCB
C B
x
l1
l
��
��
��
I II
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1.5.5. Diagrammes :
Q15. Tracer les diagrammes de l’effort tranchant Ty et du moment de flexion Mfz :
Q16. Donner la zone de chargement maxi avec les valeurs de Ty et Mfz associées :
1.5.6. Contraintes et dimensionnement :
On donne :
Limite élastique du matériau de la lame : Re = 700 Mpa
Module de Young du matériau de la lame : E = 210000 Mpa
Coefficient de sécurité à appliquer : K = 2
Moment quadratique section rectangulaire : 𝐼𝐺𝑧 =𝑏.ℎ3
12
Q17. Calculer la hauteur h de la lame à l’endroit du chargement maximum :
-6000000
-5000000
-4000000
-3000000
-2000000
-1000000
0
1000000
2000000
-120000
-100000
-80000
-60000
-40000
-20000
0
20000
40000
0 50 100 150 200
Mfz
(N
.mm
)
Ty (
N)
x (mm)
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2. Partie 2 : Détermination de la position défavorable :
Q1. Norme de l’effort de pression à entrer dans Meca3D :
Graphe Meca3D (à coller et légender ci-dessous) :
Q2. Valeur du pic de l’effort ‖𝑨𝒕ô𝒍𝒆/𝟏 ‖ et position associée :
3. Partie 3 : Dimensionnement de la lame avec un logiciel de calcul :
Q1. Valeur de la contrainte maximale admissible à prendre en compte pour la lame :
Q2. Valeur de la contrainte maximale dans la configuration originale :
Q3. Conclusion
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Q4. Valeur de la contrainte maximale dans la configuration « Evidemment »:
Q5. Conclusion
Q6. Valeur de la contrainte maximale dans la configuration originale :
Q7. Conclusion
Q8. Intérêt de l’optimisation :
4. Partie 4 : Optimisation automatisée :
Q1. Valeur de l'épaisseur de l'âme optimale :
Q2. Valeur de l'épaisseur de l'âme optimale affinée :
Q3. Mesure du gain de poids et conclusion :