Comment dimensionner une bobine destinée à des essais de fatigue de matériaux

[ramytouahri]

Bonjour à tous,

Ceci est mon premier post donc j'espère ne pas enfreindre trop de lois dans celui-ci

donc voilà, je suis élève ingénieur en génie mécanique, et j'ai comme projet de concevoir une machine de fatigue en flexion plane reposant sur le phénomène électromagnétique.

première étape pour le faire, je dois dimensionner une bobine qui, traversée par un courant d'intensité bien définie, exercera une force (qui doit d'être d'une valeur bien précise) sur l'éprouvette en métal afin que se produise le phénomène de la fatigue, après un certain nombre de cycles, bien entendu

les problèmes que je rencontre sont:
-définir déjà le sens de la force magnétique exercée lorsque la bobine est parcourue par ledit courant. Et si ce n'est pas la même chose, le sens de la force (qui sera exprimée en Newton) exercée sur l'éprouvette
-Les lois à utiliser pour dimensionner la bobine pour fournir cette force (Spires, longueur, présence éventuelle de noyau...)

si besoin de plus de précision, n'hésitez pas à le demander, je suis assez brouillon dans l'exposition de mes idées en général

Merci d'avance et bonne journée !
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[PIXEL]

et les métaux non-magnétiques ?

sinon , un dessin de ton projet serait utile pour piger

[ramytouahri]

Je ne sais si le dessin te sera utile (vu que c'est toujours un peu flou, dans ma tête à moi ) mais voilà


Le dessin est un peu (trop) simpliste, c'est juste comment je vois le phénomène pour le moment.
Pour les métaux non-magnétiques, je n'ai pas bien compris où vous voulez en venir

[PIXEL]

je ne vois pas comment un champ magnétique déformera un métal non magnétique ( alu par exemple)

ou alors j'ai rien pigé à ton truc

j'ai une excuse : si c'est flou dans TA tête , je ne vois pas comment ça serait net dans la notre

[A voir en vidéo sur Futura]

[ramytouahri]

Pour l'éprouvette, elle est supposée être en acier (si j'ai bien compris ce qu'on m'a demandé)

Oui, si le métal est non-magnétique et qu'il n'est pas traversé par un courant, rien ne se produira

[antek]

Un électro-aimant attire seulement.

[ramytouahri]

lorsque la polarisation de la bobine change, la force devrait changer de sens néanmoins, vu que le champ magnétique changera de sens lui aussi. non ?

[antek]

lorsque la polarisation de la bobine change, la force devrait changer de sens néanmoins, vu que le champ magnétique changera de sens lui aussi. non ?

Ben non !
Un aimant, tout comme un électro-aimant, attire le fer quelle que soit le sens du champ magnétique.
Pour repousser il faut fixer un aimant sur la pièce à bouger.

[Antoane]

Bonjour,

Avec ton schéma, l'éprouvette travaille en traction.
Pour une étude en flexion, il faut placer la bobine orthogonalement à la fibre moyenne de l'éprouvette.

lorsque la polarisation de la bobine change, la force devrait changer de sens néanmoins, vu que le champ magnétique changera de sens lui aussi. non ?

As-tu déjà réussi à repousser un morceau de fer avec un aimant ?

Une bobine peut attirer et repousser des matériaux portant une aimantation rémanente, mais ne peut que repousser un matériaux non aimanté.

première étape pour le faire, je dois dimensionner une bobine qui, traversée par un courant d'intensité bien définie, exercera une force (qui doit d'être d'une valeur bien précise) sur l'éprouvette en métal afin que se produise le phénomène de la fatigue, après un certain nombre de cycles, bien entendu

Sans être spécialiste, j'ai du mal à croire à la faisabilité de la chose, en tout cas à partir du schéma "aussi simple" que celui que tu proposes. la force sera fonction de la forme précise de l'éprouvette, de son positionnement (et donc de sa déformation) et de son environnement.

[ramytouahri]

Une bobine peut attirer et repousser des matériaux portant une aimantation rémanente, mais ne peut que repousser un matériaux non aimanté.

Sans être spécialiste, j'ai du mal à croire à la faisabilité de la chose, en tout cas à partir du schéma "aussi simple" que celui que tu proposes. la force sera fonction de la forme précise de l'éprouvette, de son positionnement (et donc de sa déformation) et de son environnement.

Donc, pour que ça puisse être faisable, l'éprouvette doit être parcourue par un courant, si j'ai bien compris.
Pour ce qui est du schéma, c'est juste pour mettre en évidence ce que je veux faire, plusieurs éléments sont manquants et j'en suis bien conscient.

[gienas]

Bonjour à tous

Donc, pour que ça puisse être faisable, l'éprouvette doit être parcourue par un courant, si j'ai bien compris ...

Tu n'y es pas du tout. Ce que tu appelles l'éprouvette ne doit absolument pas participer à l'élaboration de la force, elle ne doit que la subir. Ses caractéristiques magnétiques sont inconnues, variables d'un échantillon à un autre, et sa forme/dimension inutilisable.

Là, l'orientation de la force est mauvaise.

Tu dois créer ailleurs la "machine de test" et y introduire ton éprouvette à tester.

Nous ne savons rien des épreuves à faire subir (force, déplacement, forme du cycle, ...) mais je ne crois pas que ton idée soit viable.

Et, pour terminer, ta question n'a rien à voir avec de l'électronique. Elle va donc être déplacée vers un forum plus adapté.

[PIXEL]

lorsque la polarisation de la bobine change, la force devrait changer de sens néanmoins, vu que le champ magnétique changera de sens lui aussi. non ?

ôte moi d'un doute....

t'es élève INGÈ ? t'as donc fait une prépa avec de la physique ?

[ramytouahri]

L'objectif de cette machine, dont je devrais faire la conception et la réalisation, est de remplacer les machines de fatigue classiques (utilisant un moteur pour appliquer la force sur l'éprouvette de test), donc l'éprouvette devra travailler en flexion dans les deux sens, avec une flèche identique en module pour chacun des deux côtés. Le nombre de cycles après lequel l'éprouvette se brise nous permettra ensuite de tirer des conclusions sur le comportement du matériau en question.

Ma question est donc la suivante, est-ce que j'ai mal exposé le problème, ou c'est juste que ce n'est pas réalisable, dans les conditions énoncées ?

[ramytouahri]

ôte moi d'un doute....

t'es élève INGÈ ? t'as donc fait une prépa avec de la physique ?

Oui oui, c'est juste que mes encadreurs eux-mêmes m'ont un peu embrouillé lors de la présentation de ce projet

[PIXEL]

et ton esprit critique ?

[ramytouahri]

Faut croire qu'il somnolait un peu, ce jour là

Une réponse à ma question d'un peu plus haut ?

[PIXEL]

en théorie c'est faisable , il faut toutefois calculer le nombre de teslas à produire , je te laisse ce soin...

la bobine sera conséquente !

perso je trouve cette soluce épouvantablement complexe par rapport à un simple vérin de test

[antek]

. . . donc l'éprouvette devra travailler en flexion dans les deux sens, avec une flèche identique en module pour chacun des deux côtés. Le nombre de cycles après lequel l'éprouvette se brise nous permettra ensuite de tirer des conclusions sur le comportement du matériau en question.

Ma question est donc la suivante, est-ce que j'ai mal exposé le problème, ou c'est juste que ce n'est pas réalisable, dans les conditions énoncées ?

Dans ces conditions ce n'est pas réalisable.
Avec deux inductances opposées peut-être (qui tirent chacune leur tour) ?

[ramytouahri]

en théorie c'est faisable , il faut toutefois calculer le nombre de teslas à produire , je te laisse ce soin...

la bobine sera conséquente !

perso je trouve cette soluce épouvantablement complexe par rapport à un simple vérin de test

Oui, il n'y a pas photo là-dessus, mais que puis-je faire, c'est l'intitulé de mon projet ...

Dans ces conditions ce n'est pas réalisable.
Avec deux inductances opposées peut-être (qui tirent chacune leur tour) ?

J'y ai pensé aussi, mais est ce que ça ne poserait pas de problèmes lors de la mise au point ?

[PIXEL]

Oui, il n'y a pas photo là-dessus, mais que puis-je faire, c'est l'intitulé de mon projet ...



J'y ai pensé aussi, mais est ce que ça ne poserait pas de problèmes lors de la mise au point ?

prendre papier et crayon et réfléchir ! c'est pas nous qui feront le devoir...

c'est sur qi'il y aura des problémes , en tant qu' (élève) ingé , c'est à toi de secouer la neurone.

nous on peut donner un coup de pouce sur un travail déjà avancé ( c'est la charte du forum)

[ramytouahri]

prendre papier et crayon et réfléchir ! c'est pas nous qui feront le devoir...

c'est sur qi'il y aura des problémes , en tant qu' (élève) ingé , c'est à toi de secouer la neurone.

nous on peut donner un coup de pouce sur un travail déjà avancé ( c'est la charte du forum)

Oh mais je l'ai déjà fait, et le fait que je plantais un peu m'a fait considérer le fait de demander sur ce forum, histoire de savoir si déjà cette idée tient la route

[Antoane]

Bonsoir,

Quelle amplitude de déplacement entends-tu générer ?
Il faudrait envisager de mesurer la déformation de l'éprouvette. Ce n'est alors plus que triviaux calculs de magnétostatique (je laisse la place)
Ou simulations.

[ramytouahri]

Bonsoir,

L'amplitude de déplacement serait de l'ordre du centimètre (voire un peu moins)
on se concentrera sur les contraintes au niveau de l'encastrement, donc la détermination des déformations serait aisée par la suite.

[Sanglo]

Bonsoir,

j'ai comme projet de concevoir une machine de fatigue en flexion plane reposant sur le phénomène électromagnétique.

Les résultats sont faussés dès le départ ne serait-ce que par la rémanence du matériau.
Un essai de flexion se réalise au moyen d'une charge ponctuelle ce qui n'est certainement par le cas un utilisant un phénomène électromagnétique.

De mon avis, deux points suffisants pour dire que cette méthode est une hérésie.

A++

[ramytouahri]

Bonsoir,



Les résultats sont faussés dès le départ ne serait-ce que par la rémanence du matériau.
Un essai de flexion se réalise au moyen d'une charge ponctuelle ce qui n'est certainement par le cas un utilisant un phénomène électromagnétique.

De mon avis, deux points suffisants pour dire que cette méthode est une hérésie.

A++

Bonsoir,

Merci pour ta réponse ^^ je vais en parler avec mes encadreurs, vu que vous êtes unanimes à me le dire
j'espère néanmoins que t'aies tort (bien que je n'y crois pas, moi non plus) pour la suite de mon projet

[Sanglo]

Re,

j'espère néanmoins que t'aies tort ...

Je n'ai pas toujours raison mais je n'ai jamais tort

A++

[le_STI]

Salut.

est-ce que le sujet ne serait pas plutôt l'utilisation d'actionneurs électromagnétiques en lieu et place d'un moteur?

Ca me paraitrait beaucoup plus logique...

[Mecanik77]

Oui un truc du genre solénoïde parce que là comme le dit Sanglo on est face à un champs de forces à application volumique et non surfacique.

[gienas]

Bonsoir à tous

... L'amplitude de déplacement serait de l'ordre du centimètre ...

Hum! Avec un tel déplacement, je le "sens" de moins en moins. Un système électromagnétique avec un déplacement "quasi nul", exerçant surtout une force serait envisageable. Quelque chose me dit que la section de l'éprouvette n'est pas négligeable, donc la force importante, et si le déplacement aussi important que dix millimètres, ce qui est "énorme", la force ne peut être maximale qu'en un point.

Quel est l'ordre de grandeur de la force? Quelle est la longueur de l'éprouvette dont l'extrémité se déplace de 10 mm?

Si cette longueur est grande, et la section faible, et si l'on accepte d'asservir le déplacement car la force ne sera pas constante pour une même excitation lors du déplacement, il peut être intéressant de tester un moteur de haut parleur, dont la bobine mobile entraîne la membrane. Le plus difficile sera de coupler cette bobine à l'éprouvette.

[ramytouahri]

Tout à fait d'accord, déjà que je viens de démembrer (pour la bonne cause) un haut parleur de sono de voiture.
Pour le couplage à l'éprouvette, un problème se pose déjà, vu que l'éprouvette doit travailler dans les deux sens avec le même déplacement dans chaque sens