Détermination de la précontrainte dans une vis d'assemblage

othmane67 · 16/01/2012 - 15h20

Bonjour à tous,

Je suis étudiant en dernière année d'école d'ingénieurs, en spécialité mécanique.
Je travaille actuellement sur la caractérisation mécanique de vis d'assemblage. En résumé, je dois déterminer, pour un modèle de vis en acier inoxydable, la relation qui existe entre le couple appliqué et la précontrainte qui en découle. J'ai déjà fait un premier travail théorique que je dois corréler avec des essais. Il m'est demandé pour se faire de réaliser des essais de traction sur des vis serrées à des couples différents.
Le système se constitue de deux plaques, une taraudée l'autre non, dans lequel je viens visser la vis que je souhaite étudier, à un couple donné grâce à une clé dynamométrique. Je viens ensuite fixer ces deux plaques aux mors de la machine.
Dans ma conception de la chose, la vis étant précontrainte, la machine de traction devrait délivrer une contrainte moins importante pour arriver à la rupture comparé à une vis non serrée.
Pourtant, j'ai beau faire varier le couple, j'obtiens toujours la même valeur de contrainte à rupture.
Quelqu'un voit-il une incohérence dans mon raisonnement ?
Auriez-vous une idée pour me permettre de déterminer ladite précontrainte appliquée à la vis, à l'aide d'un essai de traction ?

Forhorse · 16/01/2012 - 16h13

Je ne suis pas ingénieur, et je suis archi nul en RDM, mais il me semble que lors du serrage d'une vis on reste dans le domaine élastique du matériaux, donc hormis à serrer au point de dépasser cette limite élastique, il me semble normal que le point de rupture soit toujours le même quelque soit le couple initial, mais je peux me tromper.

othmane67 · 16/01/2012 - 16h23

Je suis d'accord avec le fait que la vis doit toujours rompre à la même contrainte, mais je m'étais dit qu'en imposant une précontrainte on commençait déjà à "tirer" sur la vis, et que du coup la machine avait besoin de fournir moins d'efforts pour rompre la vis que si c'était sur une vis non précontrainte. La différence entre les deux me donnant ainsi la précontrainte recherchée.
Concrètement, pour des valeurs arbitraires par exemple, si j'ai besoin de 10 en contrainte pour rompre la vis, et que celle-ci est déjà précontrainte à 4 (ce que je ne suis pas sensé savoir et que je recherche), la rupture sur produirait à 6 sur la machine de traction. le 10-6 me donnerait ainsi la précontrainte.
Est-ce cohérent ou suis-je en train de me fourvoyer ?

Forhorse · 16/01/2012 - 16h48

Alors encore une fois je rappel que je suis archi nul en RDM donc ce que je dis est peut être faux...
Mais ton raisonnement me semble bon que si l'on dépasse la limite élastique de le vis.
Si on prend un ressort ou un simple élastique, il va rompre seulement si on lui applique une certaine force. Maintenant ce n'est pas parce que tu as tendu cet élastique qu'il sera plus facile à rompre.

**richard 31** · 16/01/2012 - 16h53

bonsoir,
je ne suis pas non plus ingénieur en sus je suis nul en calcul de quoi que ce soit
par contre
que vous ayez une précontrainte l'on va dire donc a 4 je ne vois pas en quoi la contrainte au point de rupture serait de 6 pour une valeur globale de 10

othmane67 · 16/01/2012 - 17h01

Bonjour,
Merci pour l'intérêt que vous portez à mon sujet.
Pour moi, dans l'exemple, la vis est déjà contrainte à 4. Comme c'est un problème de statique et que ce n'est basiquement qu'une simple somme des forces, la contrainte à ajouter pour obtenir la rupture serait de 6 pour une valeur globale de 10, vu qu'une force est déjà existante au sein de l'assemblage...

Forhorse · 16/01/2012 - 17h03

Pour t'aider à comprendre regarde mieux ce qui caractérise une vis (sa classe de qualité) il y a deux chiffres : la limite élastique (la "force" que l'on peut appliquer à une vis sans la déformer définitivement) et la limite de rupture (la force à laquelle la vis casse)
Tant que tu ne dépasse pas cette limite élastique (ce qu'on chercher généralement à éviter dans un assemblage boulonné) tu raisonnement ne tient pas.

Forhorse · 16/01/2012 - 17h06

Envoyé par othmane67

Bonjour,
Merci pour l'intérêt que vous portez à mon sujet.
Pour moi, dans l'exemple, la vis est déjà contrainte à 4. Comme c'est un problème de statique et que ce n'est basiquement qu'une simple somme des forces, la contrainte à ajouter pour obtenir la rupture serait de 6 pour une valeur globale de 10, vu qu'une force est déjà existante au sein de l'assemblage...

Non pas du tout. Parce que lors de ta précontrainte, ta "force" de va s'appliquer sur les plaques. Quand tu vas atteindre une force de traction de 4 sur la plaque "mobile", tu auras 0 sur l'assemblage mais toujours 4 sur la vis (et non pas 8 comme tu semble vouloir le croire)
la rupture se trouvera toujours à 10
Si tu ne comprends pas, traces les vecteurs des différentes forces en jeux.

**richard 31** · 16/01/2012 - 17h38

re,
la machine sur une contrainte de 4 va devoir fournir un effort de 4 pour la maintenir,
a laquelle elle va devoir rajouter 6 pour aller au bout de la contrainte globale donc
la machine aura fourni 4+6=10
si vous avez une voiture dans une cote et que vous voulez la pousser,
vous devez bien compenser la valeur gravitationnelle avant d'avoir la valeur effective de poussée pour la faire avancer
qui sera donc G + P = A (valeur pour avancer)