Calcul de la force équivalente d'un choc

[invite84c76a27]

Bonjour, tout d'abord j'ai bien regarder les posts du forum avant de publier ma question mais je n'y est pas trouver de réponse assez complète correspondant à mon problème.

Mon probleme est simple (ou peut-être pas tant que ça ..).

J'ai une voiture de 1245 kg tombant d'une hauteur de 10 cm sur une plaque.
Je doit trouver la force equivalente à ce choc pour dimensionner un pied de support.
J'ai déjà calculer mon temps de chute : t = sqrt(2*g*h)=0,14 s
ma vitesse : V = g*t = 1,3734 m*s-1
mon énergie cinétique : E = 1/2*m*v^2 = 854,94 J
Maintenant je ne sais plus quoi faire, l'information supplémentaire étant que le suuport s'enfonce de 1 mm au moment du choc.

En esperant que j'ai été assez clair dans mes explcations, j'attend avec impatince votre aide.
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[LPFR]

Bonjour et bienvenu au forum.
S'il s'agissait d'un bloc de béton ou de fer, l'indication de l'enfoncement de 1 mm, aurait suffit pour estimer la force.
Mais j'imagine que votre voiture tombe sur ses pneus et sa suspension. Du coup, on ne peut pas calculer ni l'énergie dissipée pas le pied ni le temps de collision.
Vous imaginez bien que vous n'obtiendrez pas le même effet en tapant avec un marteau sur la tête d'un clou, qu'en mettant un ressort entre la tête et le marteau.
La réponse est donc: la force dépend des pneus et de la suspension de la voiture.
Au revoir.

[invite84c76a27]

Tout d'abord merci de cette premiere réponse qui va me permettre de clarifier mon probleme.
En fait, ici le but est de dimensionner une fausse roue, c'est à dire qu'il n'y a pas de pneu. Pour la suspension, je considère qu'elle est modéliser par une liaison rigide(pas de suspension), ce qui dans ce cas agit comme un coefficient de sécurité étant donner que le résultat sera superieur à la réalité dans cette configuration.

Cordialement

[LPFR]

Tout d'abord merci de cette premiere réponse qui va me permettre de clarifier mon probleme.
En fait, ici le but est de dimensionner une fausse roue, c'est à dire qu'il n'y a pas de pneu. Pour la suspension, je considère qu'elle est modéliser par une liaison rigide(pas de suspension), ce qui dans ce cas agit comme un coefficient de sécurité étant donner que le résultat sera superieur à la réalité dans cette configuration.

Cordialement

Re.
Je pense que vous allez un peu fort. Car ça correspond à assimiler la voiture à un bloc en béton.
Avec vos valeurs vous allez trouver une force de l'ordre de 100 fois (10cm/1mm) le poids de la voiture.
Alors que, "au pif", la force ne doit pas dépasser 3 fois le poids de la voiture.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite84c76a27]

Bonjour, dsl de ne revenir que maintenant.
En effet cette valeur ne me convient pas du tout, comment puis-je obtenir une valeur plus realiste dans ce cas là. Je ne vois pas comment intégrer la suspension dans le calcul (a quel moment exactement j'utilise sa raideur).

En vous remerciant

[obi76]

Bonjour,

pour cela il faut connaître le débattement de la suspension. Ce débattement fois la force qu'elle exerce (il faut intégrer, elle n'est pas constante) donne l'énergie encaisser par les suspensions.

[calculair]

Bonjour

Et si tu raisone à l'envers.....
Tu te donnes la force de freinage
Tu calcules la distance de freinage lors du choc
Tu en deduits la raidur dui ressort....

[invite84c76a27]

Bonjour,

pour cela il faut connaître le débattement de la suspension. Ce débattement fois la force qu'elle exerce (il faut intégrer, elle n'est pas constante) donne l'énergie encaisser par les suspensions.

En gros je doit trouver une valeur de raideur de suspension du commerce par exemple et lui appliqué la formule, mais qu'elle est la force appliquée sur le ressort lui même ? Ici je souhaite récupérer la contrainte sur un pied de la fausse roue au moment du contact du véhicule avec le sol. La force appliqué sur le ressort doit me permettre d'obtenir cet enfoncement qui me permettra ensuite de déterminer la charge sur la fausse roue. Est-ce cohérent ou pas ?

[obi76]

Tu prends le problème à l'envers là.

Si tu as le coefficient de raideur ET que tu sais de combien elles s'enfoncent, tu as l'énergie absorbée, donc une énergie en moins.

[invite84c76a27]

D'accord mais je ne sais pas de combien le ressort s'enfonce, comment puis-je l'approximer ? Et ensuite comment est-ce que je peut récupérer la force finalement subit par la roue au moment du choc ? (au moins un ordre de grandeur)

[LPFR]

D'accord mais je ne sais pas de combien le ressort s'enfonce, comment puis-je l'approximer ? Et ensuite comment est-ce que je peut récupérer la force finalement subit par la roue au moment du choc ? (au moins un ordre de grandeur)

Bonjour.
Même si vous mesurez l'aplatissement de la suspension et des pneus en statique, cela ne vous suffira pas. Car les amortisseurs empêchent les ressorts de céder instantanément, mais pas à long terme. Pour un choc très bref, il n'y a que les pneus qui soient souples. Le reste de la suspension est raide comme la justice. Elle se comporte comme si elle était complètement rigide.
Donc, en première approximation vous pouvez prendre l'aplatissement des pneus comme distance d'arrêt du choc. Ceci est facilement mesurable avec un cric. Il suffit de mesurer de combien se soulève la jante pour que le pneu ne touche pas le sol.
Évidement ce n'est qu'une approximation. Entre autres parce que la distance sera proche du double à cause du dépassement du point d'équilibre.
Au revoir

[invite84c76a27]

Dans mon cas précis, il n'y a pas de pneu, c'est un support muni de deux plots qui remplace la roue sur le véhicule. Ces deux plot sont simplement des support avec une bille en guise de contact, et c'est bien pour cela que c'est compliqué. Si je prend comme hypothèse que l'ensemble est rigide, que mon support se trouve sur une roue arriere et que l'essieu arriere supporte 60% du poids, je trouve une valeur pour le choc de : 370 350 N. (environ 35 tonnes en équivalence force/poids) ce qui semble énorme vis a vis du poids de la voiture.

[LPFR]

Re.
Non. Ce n'est pas énorme. Laissez-vous tomber un marteau sur un doigt d'une hauteur de 10 cm et vous changerez d'avis.
S'il n'y a rien de souple, alors c'est bien les 35 tonnes. Vous pouvez seulement espérer que quelque chose cèdera avant. Par exemple, des vannes de sécurité dans les pistons des amortisseurs (à condition que cela existe).
La morale est que nous ne devez, en aucun cas, laisser tomber la voiture de 10 cm s'il n'y a rien de moelleux pour la recevoir.
A+

[invite84c76a27]

J'ai trouver un exemple en image de la piece à concevoir. forums.rennlist.com/.../592191-hubstands-3.html
En effet ici la voiture est probablement baissée calmement, mais en GT3 par exemple, ce n'est pas le cas ( course oblige) et ce genre de materiel existe bel et bien.
C'est pourquoi je suis perplexe sur le fait que la solution n'existe pas, ou tout simplement sur le fait que les suspensions se comporte comme des barres rigides.

a+

[invite84c76a27]

Je crois avoir trouver une solution mais mon résonnement est-il juste ,
Je calcule l'énergie potentiel et je lui soustrait l'énergie emmagasiné par le ressort au moment du contact (1/2*k*"enfoncement"^2), il ne me reste alors que l'energie appliqué sur les supports de la roue, ainsi avec l'enfoncement du plateau de 1 mm j'en déduit la force appliqué sur les supports de la roue.

Is it OK ?
à+

[obi76]

C'est exactement ce que je vous ai suggéré. A mon sens ça doit être juste (entre autre parce que la longueur minimale des amortisseurs doit correspondre à peu près à l'enfoncement maximum du sol).

[LPFR]

Je crois avoir trouver une solution mais mon résonnement est-il juste ,
Je calcule l'énergie potentiel et je lui soustrait l'énergie emmagasiné par le ressort au moment du contact (1/2*k*"enfoncement"^2), il ne me reste alors que l'energie appliqué sur les supports de la roue, ainsi avec l'enfoncement du plateau de 1 mm j'en déduit la force appliqué sur les supports de la roue.

Is it OK ?
à+

Re.
Non.
Ce serait vrai s'il n'y avait pas d'amortisseurs.
Comme je vous l'ai répété plusieurs fois.
A+

[obi76]

Bonjour LPFR,

effectivement, mais maintenant en première approximation, comment pourrai-t-on estimer la force qu'exerce l'amortisseur au moment de l'impact ? Il ne peut pas être infini, justement parce que son accélération est finie (à cause de l'élasticité des pneus). On tourne en rond là...

[invite84c76a27]

Merci a tous les deux.
Cependant LPFR j'ai du mal a conclure sur l'impossibilité d'un tel systeme étant donné que cela existe réellement. Je ne voit donc pas comment trouver la solution réaliste à ce probleme.
Faut-il peut être que j'utilise les données liées a l'amortisseur d'une autre maniere ?

[obi76]

En fait le problème qu'a soulevé LPFR, c'est qu'un amortisseur ne peut pas être considéré QUE comme un ressort (à juste titre). En effet, tu as certes un ressort dont l'énergie emmagasinée est celle que tu donnes, mais tu as aussi un piston qui lui va être d'autant plus raide que la contrainte exercée est violente.

Plusieurs solutions : soit tu connais les caractéristiques de ce piston et celles du pneu (qui lui peut être considéré comme un ressort par contre), soit tu estimes groso modo la manière dont il va réagir à une contrainte aussi violente.

[invite84c76a27]

Merci a tous les deux.
Peut être qu'avec une courbe caractéristique du comportement de la suspension je peut déterminer cette fameuse énergie dissipé, étant donné qu'elle prend en compte l'amortisseur ?

[LPFR]

Re.
J'ai regardé un peu sur le web. Il semble qu'effectivement les vannes sur le piston du cylindre de l'amortisseur cèdent quant la pression dépasse un seuil.
Ceci explique que l'on puisse laisser tomber la voiture sur les supports de roues, sans pneus, et que la voiture tienne le coup.
Donc, la force de l'amortisseur est limitée. Mais la valeur de cette limite ne doit pas être simple à trouver (il n'y a que les bureaux d'étude qui doivent la connaître). Et elle n'est pas simple non plus à mesurer.
La courbe de réponse ne contient pas cette information. Elle ne donne que l'amortissement "normal" en dehors des chocs.
A+

[obi76]

Oui vous pouvez, mais dans ce cas l'allongement du ressort n'est plus le seul paramètre qui rentre en jeu, la vitesse d'enfoncement aussi. Dans un système comme celui là à 2 paramètres variables, tracer une courbe n'est pas suffisant. Au mieux c'est une nappe (et encore).

Non un dernier modèle jouable serai celui de considérer l'amortisseur comme un système rhéologique de Kelvin/Voigt.

[invite84c76a27]

OK.
Je pense que cela devient très compliqué. Peut être que le meilleur moyen est de laisser tomber la voiture (avec les vrais roues) sur les balances et de récupérer un ordre de grandeur, tout au plus, de la force. Ensuite j'appliquerai un coefficient de sécurité (2 par exemple).
En tout cas un grand merci a tous les deux pour votre aide, je ne baisse pas pour autant les bras, je vais me renseigner sur le systeme rhéologique cités ci-dessus, peut être qu'une correlation sera possible et répondra enfin a cette question.

A bientôt

[obi76]

Ce modèle rhéologique n'est pas le compliqué, connaissant les deux paramètres (la viscosité du piston et la raideur du ressort), vous obtenez directement la manière dont il réagit à une force. Par simulation ça se fait tout seul.

Cordialement,

EDIT : à ces échelles là, une déformation du sol de 1mm est clairement négligeable.