4ème année INSA TP Modélisation

TP n°2 : assemblage boulonné

Objectifs :

1) Mettre en évidence l’effet de la précontrainte sur le comportement axial d’un assemblage boulonné

2) Montrer l’influence du plan de charge.

TP n°2 : assemblage boulonné

Plan du dossier : 1 Description de la manipulation (20’)

1.1 Structure du banc d’essai 1.2 Actionneurs 1.3 Mesures 1.4 Accessoires

2. Travail demandé

2.1 Détermination de l’effort extérieur (20’) 2.2 Etude du serrage de l’assemblage (50’) 2.3 Etude de l’influence des plans de charge (50’) 2.4 Etude de la clé SAM (10’)

1 Description de la manipulation : Le TP est réalisé sur le banc ER420 décrit ci-dessous.

Banc d’essai ER420

1.1 Structure du banc d’essai

Le bâti permet de tester le comportement en traction/compression d’un assemblage composé d’une tige filetée et d’une pièce tubulaire. L’effort est exercé par l’intermédiaire d’un vérin tendeur SKF. Les pages suivantes décrivent :

� La structure du bâti � L’entretoise tubulaire � Le tendeur hydraulique

Attention : le frottement des joints du tendeur hydraulique engendre un effort axial qui est évalué à 1300 N.

1.2 Actionneurs : La mise en charge du tendeur est assurée par une pompe hydraulique à main. La pression peut être relâchée en dévissant légèrement la molette latérale (retour du fluide dans la pompe).

Le serrage de l’écrou peut se faire par l’intermédiaire de trois clés dynamométriques. La clé dynamométrique Dynaflash permet de régler un couple donné. Lorsque se couple est atteint, une lumière apparaît sur le boîtier de la clé ainsi qu’un signal sonore. Attention : toujours forcer dans le sens de la flèche indiquée sur le boîtier.

La clé dynamométrique Andilog affiche en continu sur son boîtier le couple de serrage exercé.

La clé dynamométrique SAM est une clé à déclenchement automatique. La valeur de déclenchement peut se régler en vissant/dévissant le système à l’intérieur du manche. La clé est déjà réglée avec une valeur « acceptable ».

1.3 Mesures : 1) Le comparateur permet de mesurer le déplacement d’un point du montage. 2) Le couple de serrage peut être déterminé avec les clés dynamométriques. 3) Le manomètre placé en bout de la pompe permet de lire la pression exercée sur le tendeur hydraulique.

4) Le pont d’extensométrie DELTALAB permet d’exploiter les informations venant des jauges de contraintes. Le bouton marche/arrêt est situé sur la face arrière de l’appareil.

Indicateur digital Réglage du zéro sur chaque voie Sélecteur de voie Interrupteur de facteur de jauge Réglage du facteur de jauge Blocage des potentiomètres

Les jauges montées sur l’axe fileté présentent un facteur de jauge de K = 2,14. Les jauges montées sur l’entretoise tubulaire ont un facteur de jauge K = 2,10. Toutes les jauges sont montées par paires diagonalement opposées dans le pont de Wheastone. L’indication du pont d’extensométrie correspond donc au double de la déformation lorsque le bon facteur est réglé. Attention : Régler le facteur de jauge à 1000, ainsi on lit directement des 0,1 mV Voie 1 : Jauges longitudinales de la rosette sur l’axe fileté Voie 2 : Jauges à 45° de la rosette sur l’axe fileté Voie 3 : Jauges transversales de la rosette sur l’axe fileté (non exploitée) Voie 4 : Jauges longitudinales de la rosette sur l’entretoise tubulaire

Le système vis/écrou induit dans les systèmes utilisés des sollicitations en traction/compression et torsion combinées. Les jauges longitudinales ne sont pas sensibles aux effets de la torsion. Il est donc possible d’exploiter directement les informations venant des voies 1 et 4 pour connaître la traction dans la vis et la compression dans l’entretoise. Traction de la tige filetée

Les jauges de la tige filetée sont placées sur un diamètre de 15 mm. Sa section est alors : S = π d2 / 4 = 178 mm2 L'effort de compression est : F = E S ε E = 205 000 MPa F = 205 000 * 178 ε = 36,5 106 ε Comme ε est lu en 10-6 F = 36,5 ε si ε est en µm/m et F en N Digit est la valeur lue sur le pont Comme Digit = 4.24 ε, il vient : F = 36,5 Digit / 4.24= 8,6 Digit

Ainsi l'effort de traction dans la vis est traduit sur la voie 1 :

Fv (N) = 8,6 Digitvoie1 Compression de l’entretoise

Le diamètre extérieur de l’entretoise vaut 40 mm et son diamètre intérieur 24 mm. Sa section est alors : S = π (D2 –d2) / 4 = 804 mm2 L'effort de compression est : F = E S ε E = 70 000 MPa F = 70 000 * 804 ε = 56,3 106 ε Comme ε est lu en 10-6 F = 56,3 ε si ε est en µm/m et F en N Digit est la valeur lue sur le pont Comme Digit = 4.20 ε, il vient : F = 56,3 Digit / 4.20= 13,4 Digit

Ainsi l'effort de compression dans l’entretoise est traduit sur la voie 4 :

Fp (N) = 13,4 Digitvoie4 Contrairement aux voies 1 et 4 qui ne sont sensible qu’à la traction, le montage de la voie 2 fait qu’elle est sensible à la torsion et à la traction. Pour une sollicitation simple en torsion de l’axe fileté, le couple est « lu » sur la voie 2 :

C = G π D3 ε / 8 avec G = E / ( 2+ 2ν) = 78846 MPa Comme Digit = 4.20 ε, il vient : Cvis (N.m) = 0,0249 Digit voie 2

Pour une sollicitation en traction/torsion de l’axe fileté, la relation initiale doit être corrigée pour éliminer les effets de la traction. Le couple dans la vis peut être déterminé à partir des informations de la voie 1 et de la voie 2.

Cv (N.m) = 0,008 Digitvoie1 - 0,0249 Digitvoie2 1.4 Accessoires

� 1 Rondelle d’appuis. � 3 Ecrous � 1 Cale de modification du plan de chargement � 3 Tubes de modification du plan de chargement � 1 Cale fileté M16