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calcul résistance fatigue d'une bielle

  1. Eric DUPONT

    Date d'inscription
    décembre 2007
    Localisation
    lagny (77)
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    calcul résistance fatigue d'une bielle

    Bonjour,

    j'aimerais connaitre les paramètres a prendre en compte pour le calcul de la durée de vie d'une bielle en nombre de cycle.

    admettons que la bielle est capable de résister a une pression de 1 tonne. et que la force exercer sur cette bielle au cour du fonctionnement du moteur est de 100 kg a chaque tour. Combien de tour pourra faire le moteur avant que la bielle ne casse ?

    Quel sont les autres paramètres a prendre en compte ?

    -----

    la voiture azote a azote liquide + géothermie moins cher que le pétrole et le nucléaire.
     


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  2. cardan

    Date d'inscription
    mai 2012
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    Alsace
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    Re : calcul résistance fatigue d'une bielle

    Bonsoir,

    Lorsque les pièces cassent en fatigue ce qui est généralement le cas dans les mécanismes, elles cassent pour un niveau de contrainte très inférieur à la contrainte maxi qu'elles peuvent supporter en statique. En effet quand on veut casser un morceau de fil de fer, on le plie plusieurs fois et il rompt au bout de 4 ou 5 sollicitations bien qu'ayant supporté la première... Plutôt que de parler de pression dans les pièces, il vaut mieux parler de contrainte exprimée en M.Pa jamais en Newton ou en tonne.

    Lorsque des pièces qui sont en acier sont calculées en fatigue (le cas de votre bielle) on se débrouille pour que le niveau de contrainte alternée soit inférieure à une limite asymptote sur la courbe de Woehler qui fait que la durée de vie est infinie...En clair ça signifiera que lorsque vous refaites un moteur pour faire un moteur neuf échange standard, les bielles peuvent être réalésées pour recevoir de nouveaux paliers lisses mais la même bielle repart de nouveau sur un autre moteur car elle n'a pas atteint sa durée de vie en fatigue qui peut être infinie si elle est en acier et si son niveau de contrainte alternée est inférieure à cette asymptote...(si mes souvenirs sont bons...)

    De quoi dépend cette contrainte alternée ? De la force qui s'exerce sur la bielle, de sa fréquence de variation liée à la vitesse de rotation du moteur, peut être du procédé d'obtention...Dans le sens où si la bielle est moulée, dans un moule en sable par exemple et qu'il reste une bulle d'air dans le corps de bielle on aura alors un point de fragilité..heureusement les bielles sont forgées ..tout au moins sur les moteurs de voitures thermiques
    Dernière modification par cardan ; 28/12/2017 à 18h03.
     

  3. Eric DUPONT

    Date d'inscription
    décembre 2007
    Localisation
    lagny (77)
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    Re : calcul résistance fatigue d'une bielle

    oui enfin, j'ai trouvé un debut de réponse , l'asymptote sur la courbe de woehler correspond un peu pres a 50 % de la résistance maxi pour l'acier pour un maximum de 40 MPA et en fait c'est la limite d'endurance qui correspond a un nombre de cycle illimité. autrement dit si ma bielle subit une pression de 1 tonne, elle doit resister a 2 tonnes....si j'ai bien tout compris.
    la voiture azote a azote liquide + géothermie moins cher que le pétrole et le nucléaire.
     

  4. cardan

    Date d'inscription
    mai 2012
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    Alsace
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    Re : calcul résistance fatigue d'une bielle

    Bonjour,

    Il faut voir à quel niveau de contrainte travaille votre bieille et donc elle subit une force de 10 000 N maximum mais quelle est la valeur de sa section : 40mm^2, 150mm^2 ? Du reste pourquoi cette bielle subit une tonne ? Poussée du piston ? Sur un moteur diesel ? Le niveau de contrainte permettra de voir si on est en dessous ou au dessus de l asymptote horizontale...... Pas la force 😨
     

  5. Eric DUPONT

    Date d'inscription
    décembre 2007
    Localisation
    lagny (77)
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    51
    Messages
    2 135

    Re : calcul résistance fatigue d'une bielle

    justement, je veux dessiner une bielle en rapport avec la contrainte qu'elle va subir et donc je me demandais comment la dimenssioner pour qu'elle puisse resiter a un certain nombre de cycle. mais maintenant j'imagine que il y a d'autres parametres a prendre en compte pour pas qu'elle flambe par exemple ou qu'elle se deforme de trop. c'est pour un moteur a azote.
    la voiture azote a azote liquide + géothermie moins cher que le pétrole et le nucléaire.
     


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  6. cardan

    Date d'inscription
    mai 2012
    Localisation
    Alsace
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    501

    Re : calcul résistance fatigue d'une bielle

    Bonsoir,

    Dans un premier temps un simple calcul de la bielle à la compression suffira, vous pouvez prendre un bon coefficient de sécurité ( environ 6 ) Pour le flambage ça ira mieux quand la longueur sera connue ☺️...ainsi que l’effort F . Si le moteur est lent je pense qu’on peut supposer que la bielle est sollicitée en compression.
     

  7. Touche-à-tout

    Date d'inscription
    mai 2008
    Localisation
    77 / 37
    Messages
    589

    Re : calcul résistance fatigue d'une bielle

    Bonjour,

    De la façon dont vous énoncez votre problème, vous partez du principe que votre bielle va forcément casser et voulez savoir au bout de combien de temps. Cela signifie tout simplement que votre bielle est sous-dimensionnée, aucune conception ne se fait dans ce sens là. Car la question suivante serait alors "à partir de combien de tours la rupture devient acceptable ?". L'objectif serait de dire "ce moteur est garanti pour une durée de vie de 27 tours avant de casser, en option, je peux vous le garantir à 71 tours" ? Aucun calcul ne pourra vous donner une information aussi précise. Le nombre de cycles n'est pas un critère de conception pour ce genre d'élément mécanique car pour un moteur automobile, il serait astronomique et non représentatif. Le nombre de cycles ne s'utilise que pour des phénomènes lents et/ou des ensembles mécaniques, rarement pour des pièces seules pour qui on parle plus souvent de nombre d'heures de fonctionnement. Ainsi, une cellule d'avion est suivie en cycles (décollage+vol+atterrissage), tandis qu'un réacteur est suivi en heures de fonctionnement (en vol et au sol).

    Cardan vous a indiqué les éléments à prendre en compte pour viser une durée de vie infinie sur le paramètre compression, il y en a d'autres, variables selon les conditions de service, comme le flambage, la traction. Tout cela suppose l'exclusion d'éléments extérieurs comme des chocs par l'usure des paliers ou une poussée déviée par la déformation du maneton.

    Si le calcul à 50% vous donne une durée de vie infinie à 1 tonne, ça ne veut certainement pas dire qu'elle tiendra à 2 tonnes. Ça veut dire qu'en dessous de 50% de charge, vous n'avez aucun souci à vous faire en théorie (sauf défaut, donc)? Mais à deux tonnes vous êtes à 100% de la charge admissible, soit la limite de rupture.
    La limite, ça veut dire que votre bielle pourrait tenir... ou pas du tout , et la probabilité n'est alors pas du tout en votre faveur !

    Entre les deux, ce n'est que du calcul, et effectivement, le moindre défaut ruine la fiabilité. Donc, à moins de rechercher une "obsolescence programmée" pour votre moteur, vous devriez rester dans la zone de durée de vie infinie, d'autant plus qu'un moteur peut subir des sollicitations assez brutales et des conditions de service très variables, largement de quoi sortir des limites que vous prévoyez, il vaut mieux avoir une marge confortable, de sorte à ce que les 50% ne soient atteints que dans les conditions les plus défavorables envisageables. Et le même réflexe est à prendre pour tous les éléments de votre moteur, surtout si vous le destinez à sauver la planète !

    Cordialement,
    Nicolas.
     

  8. Jaunin

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    novembre 2006
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    Re : calcul résistance fatigue d'une bielle

     

  9. Eric DUPONT

    Date d'inscription
    décembre 2007
    Localisation
    lagny (77)
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    Re : calcul résistance fatigue d'une bielle

    la resistance maxi a pas depasser pour une duree de vieinfinie de lacier est de 80 newton par mm carre, je pense que celle de la fibre de carbone est 4 fois plus eleve pour une masse 4 fois moindre. je pense donc quune bielle en fibre de carbone coutera moins cher.
    la voiture azote a azote liquide + géothermie moins cher que le pétrole et le nucléaire.
     


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