Probleme de mécanique dynamique

[Pej07]

Bonjour ,
Je travaille sur la conception d'un charriot , et cherche à dimensionner celui-ci.
Le charriot dispose d'un énorme porte à faux , je cherche donc à connaitre les efforts dans les montants supportant les roues et englobant le deuxième charriot.
Le deuxième charriot se verrouille donc sur ce premier.
Je joins un schéma expliquant le problème mécanique.

Malheureusement, je ne sais pas comment aborder celui-ci, et ne sais pas par où commencer , c'est pourquoi je sollicite votre aide.

Merci d'avance à tout coup de main
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[invite07941352]

Bonjour,

Vous voulez dire porte à faux parce que A et D ne sont pas reliés ?
Sinon, tout le monde a 4 roulettes ? Toutes orientables ? Déplacement dans toutes les directions ?
Accélération, oui, mais décélération ?

[Pej07]

C'est précisément le problème , A et D ne sont pas reliés et subissent donc un effort important.

Les deux chariots possèdent effectivement 4 roulettes, toutes orientables permettant le déplacement dans toutes les directions.

En ce qui concerne la décélération ça sera l'inverse de l'accélération.
Nous considérons que l’opérateur marche avec le chariot à 3Km/h , soit 0.83m/s , et qu'il atteint cette vitesse ( en partant d'une vitesse nulle ) en 1 sec. L'inverse pour la décélération est valable.

[Pej07]

Petit up ,
Je suis toujours bloqué dans mon projet à cause de ce petit probleme

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite07941352]

Re,
Oui, je m'en doute ... Qui peut se lancer dans un tel calcul ? Il faut aller jusqu'à prendre en compte l'état du sol et le diamètre des roulettes .
Je ne veux pas remettre en cause la pertinence d'une telle manutention, mais c'est quand même bizarre .
Pour moi, construction au feeling et essais .

[Pej07]

En ce qui concerne l'état du sol , celui-ci sera relativement lisse puisque le chariot est destiné aux couloirs des hôpitaux.
En fait ce chariot a pour but de répondre aux besoins ergonomiques des infirmières afin de faciliter l'administration de soins , d'où cette structure peu conventionnelle.
Nous avons deja réaliser plusieurs maquette à l'échelle 1 , dont une en bois , une en tube fin soudé et assemblé et enfin une dernière avec du tube carré soudé en acier (pas d'assemblage , soudure intégrale)
Le bois ne suffisait pas a résister aux effort de flexion dans les montants.
Les tubes fin assemblés suffisaient a résister plus efficacement à la flexion mais le poids et le déplacement , ainsi que le déportement des roulettes par rapport à leur axe de rotation vertical amenaient des effort de torsion dans les pattes où les roulettes sont fixées.
Enfin la dernière maquette en tube carré (25*25 de section) entièrement soudés résistais largement à tout les efforts.
Aujourd'hui nous souhaitons mesurer ces effort afin de savoir si nous pouvons adopter une pièce monobloc moulée en polyuréthane (ou autres) ou si nous devons forcement adopter de l'acier.
Seul le calcul pourra répondre à cette question puisque nous ne pouvons disposer de cette pièce moulée pour réaliser une maquette.

Voila ce qu'il en est actuellement , pour vous situer

[sitalgo]

B'jour,

Si le tube carré de 25 va bien, pour dimensionner avec un autre matériau il faut que le EI soit identique pour avoir les mêmes déformations.
Il faut donc connaître le module d'Young du matériau et calculer le moment d'inertie nécessaire.
On peut aussi augmenter la rigidité en ajoutant une barre transversale sous l'avant du tiroir et une plaque de la hauteur du tiroir à l'arrière.

On peut aussi prévoir un verrouillage en 4 points (2 hauts, 2 bas), avec une seule commande de chaque côté. Ce qui élimine le problème et permet probablement de passer à un tube de 20.

[Pej07]

Merci pour ces infos !
Je souhaiterai par contre faire la démarche inverse , c'est-à-dire vérifier les déformations avec différents matériaux et géométries , plutôt que de partir des résultats observés sur la maquette et le comparer avec les propriétés du tube acier 25*25.

En ce qui concerne la barre sous le tiroir , celle-ci existe déjà puisque la barre BC sur le schéma est la barre sur laquelle le tiroir repose.

En revanche , si je parle de verrouillage c'est parceque le charriot ne peux plus se deplacer librement mais le verrouillage n'est pas total , il existe un jeu sur X et Y , donc je ne crois pas que 2 ou 4 point d'accroche change cela. Au contraire plus l'accroche est haute moins le bras de levier est important pour la force selon X crée lors du deplacement me semble t'il ?

[sitalgo]

Je souhaiterai par contre faire la démarche inverse , c'est-à-dire vérifier les déformations avec différents matériaux et géométries , plutôt que de partir des résultats observés sur la maquette et le comparer avec les propriétés du tube acier 25*25.

C'est ce qui s'appelle marcher sur la tête. Tu as un prototype sur lequel tu peux mesurer les déformations, qui tient compte du frottement des roulettes que l'on ne connaît pas, et tu veux faire un calcul qui restera de toute façon théorique.
Faut bien sûr pas trop en mettre mais plus c'est surdimensionné, plus ce sera durable.

[Pej07]

Pas tout à fait , comme je le disais au début , cette maquette avais pour but de nous donner d'une part une idée sur les effort mécaniques , mais surtout de réaliser des test d'ergonomie et de valider des principes d'utilisation. Nous l'avons donc construite avec les matériaux à disposition dans l'atelier , c'est à dire du tube carré 25*25.
En réalité sur la maquette les montant sont doublés , et ressemble à des cadres. (voir la photo ci jointe)
La problématique est que nous souhaitons abandonner cette configuration pour de la poutre simple au lieu de cadres. Nous devons donc dimensionner la poutre qui apporterai des déformations équivalente. (voir 2e photo ci jointe)
C'est donc sur la modélisation du problème que nous bloquons comme je le disais.
Excusez moi si je me suis mal exprimé et que je vous ai envoyé sur une mauvaise piste.

[sitalgo]

Si on met une barre au lieu de deux, il faut donc doubler l'inertie pour avoir la même déformation.

[Pej07]

On parle bien ici de l'inertie provoqué par la masse du chariot 2 lors de son déplacement ?

[sitalgo]

Non. Il s'agit du moment d'inertie des barres.

[Pej07]

D'accord , mais dans ce cas comment modéliser les forces qui s'appliquent sur celles-ci ?

[sitalgo]

Dans ce cas on n'a pas besoin de connaître les forces, il suffit d'adapter les sections des tubes en fonction du matériau.
Le problème n'est pas de modéliser les forces mais de les connaître. Les efforts les plus importants ne se produiront pas en utilisation normale du bazar mais par ex en roulant sur un obstacle (joint de dilatation, fil, objet quelconque) ou par le choc contre un mur ou par un autre mobile. On en revient à ce que disait Catmandou au début du fil.

[invite07941352]

Re,

Arrivé à ce point, mon idée serait de faire une maquette "en plastique " ( quel plastique ?) à partir de cette pièce coupée en conservant 2 pieds en diagonale ,
car en fait , le problème se pose de la rigidité des 2 angles supérieurs .
Déjà, on bénéficie des formes de moulage des angles qui seront transposables ( je suppose, à très peu près ) .

http://www.signals.fr/tabouret-plast...bloc-24kv.html

[pascaltech]

D'accord , mais dans ce cas comment modéliser les forces qui s'appliquent sur celles-ci ?

Bonjour,

Isole les deux parties verticales de la poutre de la partie horizontale (image 2). Tu obtiens les efforts à leur liaison :

- un couple en torsion dans le cas d'une résistance latérale différente entre un train de roues vis à vis de l'autre
- un arrachement dans le cas d'une déviation de direction d'un train de roues vis à vis de l'autre et dû au poids à emporter

A partir des valeurs d'effort obtenues, dimensionnes la section et choisis la forme de la poutre répondant au mieux aux efforts :

- en considérant le module du matériau utilisé
- en respectant l'espace disponible pour cette poutre

D'autre part, tu dois dimensionner chaque partie verticale selon les efforts subis : masse totale, inertie de la masse en mouvement et couple généré entre le centre de gravité de la masse et les points d'appuis ( les roue).

[Jaunin]

Bonjour, Catmandou,
Effectivement, suivant le type de plastique il serait possible de faire une étude en photoélasticité (tensométrie optique)
Cordialement.
Jaunin__

[Jaunin]

Bonjour, Pej07,
Est ce que le chariot 1 peut rouler avec sa charge de 300 [N] sans être verrouiller au chariot 2 (rien ne l'empêche ?).
Auriez vous un croquis ou un dessin de votre nouvelle version du chariot 1 à un montant par coté.
Cordialement.
Jaunin__

[Jaunin]

Bonjour, Pej07,
Votre problème de chariot est-il toujours d'actualité ?
Cordialement.
Jaunin__

[Pej07]

Je vous remercie pour vos réponses , j'analyserai plus précisement ça dés demain matin.

Lorsque le chariot 1 est deverouillé du 2 , en effet celui ci peut rouler independament.

En ce qui concerne une image de la version a 1 montant il y'a une image solidworks en fin de page 1 sur le fil de discution

[Jaunin]

Bonjour, Pej07,
Donc, si je comprends bien, vous voulez remplacer les deux montant du prototype par un seul, au milieu, selon le dessin.
Il me semble que votre système, avec une charge de 300 [N] ne sera pas très stable.
Cette charge est-elle spécifique, des flacons, une machine, etc..
Cordialement.
Jaunin__

[Pej07]

Les 300N sont une estimation du poids max du bloc qui repose sur les montants. Cela inclus un tiroir plein , un plein de travail encombré , une rallonge de plan de travail et quelques autres objets.
En fonction du dimensionnement je suppose que le système peut être stable puisqu'il l'est avec des cadres de faible dimension.

[Pej07]

Nous avons tenter de modéliser sous rdm6 notre structure , mais ne sommes pas vraiment certains des résultats , ni de la bonne modélisation des liaisons.
Dans un premier temps nous avons procédé par symétrie pour éliminer des inconnues de liaisons ( puisque le chariot est symétrique).
Au point de symétrie (A) nous avons bloquer toutes rotations , et les translation en X et Y (X vers le bas a gauche , Y vers le bas a droite , et Z vers le haut sur la photo) puisque ce point peut subir un déplacement (du à la flexion de la barre sur le plan XZ).
En ce qui concerne le contact entre les roues et le sol (E et F ) nous avons bloqué la rotation autour de X et Y , et la translation en Z sur chaque points.
Nous avons également appliqué une force ponctuelle verticale qui s'applique au point B pour représenter la moitié de la masse (300N / 2 par symétrie) qui s'appuie sur le montant.
Au point C nous avons représenté la force exercée par l'inertie de la masse du chariot 2 lors d'une accélération à 0.83m2/s soit 45N selon l'axe X.
Enfin , pour exprimer l'effort créé par le poids du chariot sur la barre EF à cause du déport des roues , nous avons divisé le poids en 4 ( puisque 4 roues) et multiplié par le bras de levier du à ce déport. Nous avons donc au point E et F un moment de 2,4N.m autour de Y

Avec des barres de section carrée (35mm et 3mm d’épaisseur) nous obtenons une flèche maximum de la barre EF de 0.26mm selon X.
La contrainte max dans la structure est de 3,38 MPa.

Tout cela me parrait un peu faible et j'ai un gros doute quant à la modélisation des liaisons. Vous trouverez ci joint une image de la modélisation et de la déformée.
Pourriez vous me donner votre avis ?

Merci à vous.

[Jaunin]

Bonjour, Pej07,
J'ai refais votre simulation, avec le support complet, j'ai mis la charge de 300 [N] uniformément répartie sur la pièce du dessus et j'ai aussi mis vos accélérations à une distance estimée depuis le dessus à 175 [mm].
J'ai une flèche très faible de 0.1 [mm] et une contrainte maximum de 15.88 [MPa].
Comment allez-vous fixer correctement le plateau sur le dessus avec une seule barre.
Cordialement.
Jaunin__

[Pej07]

La force n'est pas uniformément repartie sur la barre horizontalle en réalité , nous avions oublié ce détails.
Ce sont deux verins a gaz viennent se loger au centre du montant (1 Vérin / montant) et qui de l'autre coté supportent le plateau (la charge de 300N) afin de pouvoir le regler en hauteur.

[Pej07]

D'autre part , puis-je vous demander sur quel logiciel effectuez vous vos calculs Jaunin ?

[Jaunin]

Bonjour, Pej07,
J'ai re-refais votre simulation, avec le support complet, j'ai mis la charge de 300 [N] centrée et bloqué les pieds.
J'ai une flèche très faible de 0.05 [mm] dans le centre de la barre et une contrainte maximum de 26.0 [MPa].
Avec un pied libre, j'ai une flèche faible de 0.16[mm] dans le centre de la barre et une contrainte maximum de 20.6 [MPa] et un déplacement du pied libre de 0.28 [mm].
J'utilise Creo.
Cordialement.
Jaunin__