Demande d'aide pour calculer la raideur necessaire d'un ressort

[invite85a69c6e]

Bonjour,

j'ai besoin d'aide car les fabricants de ressorts ne me donnent pas tous la même réponse et je n'arrive pas à calculer moi meme la raideur dont j'ai besoin pour utiliser un ressort pour fabriquer une marionnette

Brièvement, je veux fabriquer un diable qui sort de sa boite, à l'aide d'un ressort
de longueur libre Lo = 500mm
de longueur compressé à bloc = 150mm
de diamètre extérieur entre 50 et 100 mm
le diamètre du fil m'importe peu, le nombre de spirales non plus

je cherche à faire soutenir une masse d'environ 400grs (la tête du diable) (c'est à dire que je voudrais que le ressort ne soit que peu compressé par cette masse), mais qu'il puisse être comprimé à 150mm manuellement (pour être remis dans sa boîte avec la force de la main d'un homme)

Quelle raideur doit avoir mon ressort?
Les fabricants me répondent soit 0,4 daN/mm soit plus de 1daN/mm
mes données ne sont-elles pas assez précises? Est-ce impossible d'obtenir ce que je veux avec les caractéristiques que je décris avec un ressort en acier (corde à piano ou inox?)

Quelqu'un pourrait il m'aider à y voir plus clair?

MERCI BEAUCOUP j'ai besoin d'aide
-----

[invite6dffde4c]

Bonjour et bienvenu au forum.
Un objet de 0,4 kg qui sort de sa boite (par surprise, j’imagine) n’est pas t-il un peu dangereux ? Œil au beurre noir ?

Le problème n’a pas une solution unique. Il y a une variable au choix, qui est la longueur vraiment à vide du ressort (sans aucune charge). On a intérêt à la choisir la plus longue possible pour que la force comprimé à 150 mm ne soit pas beaucoup plus grande que le poids de la tête.
Par exemple si on choisit une longueur à vide de 1 m on obtient un k de
k = 4 N/(1 – 0,6) = 10 N/m
Ce qui demande une force pour enfermer la tête de 10.(1 - 0,15) = 8,5 N (0,85 kg-force).
Mais ça ne suffit pas. Il faut que le diamètre du fil qui assure ce ‘k’ permette de le comprimer en 150 mm.

Je n’ai pas de logiciel pour calculer le ressort. D'autres collègues de ce forum en ont.
Si non il faut aller sur le web, chercher [spring calculator] et choisir un sympathique.
Au revoir.

[invite85a69c6e]

Bonjour, et merci infiniment pour votre réponse.

En effet, j'ai confondu jusqu'alors la longueur libre et la longueur que je veux sous la masse de 0.4...
(il n'y a pas de danger, la tête sera en mousse, et il s'agit d'une marionnette pour un spectacle manipulée par des comédiens professionnels - pas d'enfant donc)

pardonnez moi mon inculture, mais je ne comprends pas d'où vient le 0.6 dans votre calcul de k. (je connais seulement la formule k=F/x ? où F est la force qu'exerce 400grs verticalement donc 4N et x la déformation, je devrai s donc avoir (1-0.5) si je veux que la longueur sous la tête sans pression fasse 0.5m?????)

par ailleurs, les vendeurs de ressorts s'expriment en daN/mm. j'ai vu que 1daN/mm = 10N/mm donc =10*1000N/m ???????????????
10N/m dont vous me parlez correspond donc à 0.01N/mm ???
C'est très loin de la raideur qu'ils me conseillent.........

je commence à y voir un peu plus clair merci beaucoup
au revoir

[invitecaafce96]

Bonjour,
C'est ce qui m'a étonné en premier en lisant votre post .
1 daN/mm , c'est vraiment raide : 1 mm d'enfoncement pour 1 kg force , 1 cm pour 10 kg , 10 cm pour 100 kg .
Vous n'êtes pas prêt de rentrer le diable dans sa boîte !
Il y a une incompréhension quelque part entre votre demande et les fabricants de ressorts ,
Attention , votre ressort n' est pas courant , ce qui ressemble le plus dans la vie courante : les ressorts de sommier ( à ressorts ...)
Sinon, il existe des jouets à 10 , 15 Euros , peut être un peu plus petit que ce que vous voulez réaliser .

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitef29758b5]

Salut
Pour déterminer la raideur , il faut deux couples de valeurs : L1,F1 et L2,F2
Tu as déterminé L0 (0,5 m) , sous charge nulle (F0 =0)
Il faut un autre couple valeur .
Longueur comprimé 0,15 m , et charge correspondante
Ou longueur sous charge = poids du diable (4N)

Exemple
L0= 0,5
L4N = 0,4
Charge pour longueur 0,15 = 4*(0,5-0,15)/(0,5-0,4) = 14 N

Comme l' a dit catmandou , tu ne trouveras pas ça chez Olga la duchesse .

[invite6dffde4c]

Bonjour, et merci infiniment pour votre réponse.

En effet, j'ai confondu jusqu'alors la longueur libre et la longueur que je veux sous la masse de 0.4...
(il n'y a pas de danger, la tête sera en mousse, et il s'agit d'une marionnette pour un spectacle manipulée par des comédiens professionnels - pas d'enfant donc)

pardonnez moi mon inculture, mais je ne comprends pas d'où vient le 0.6 dans votre calcul de k. (je connais seulement la formule k=F/x ? où F est la force qu'exerce 400grs verticalement donc 4N et x la déformation, je devrai s donc avoir (1-0.5) si je veux que la longueur sous la tête sans pression fasse 0.5m?????)

par ailleurs, les vendeurs de ressorts s'expriment en daN/mm. j'ai vu que 1daN/mm = 10N/mm donc =10*1000N/m ???????????????
10N/m dont vous me parlez correspond donc à 0.01N/mm ???
C'est très loin de la raideur qu'ils me conseillent.........

je commence à y voir un peu plus clair merci beaucoup
au revoir

Re.
Si la longueur à vide est de 1 m, quand le ressort est à la verticale et qui montre la tête à 40 cm, il est comprimé de 0,6 m. Donc, il aurait fallu que j’écrive
k = 4 N/(0,6) = 6,66 N/m et non k = 4 N/(1 – 0,6). Vous aviez bien raison de verifier mon calcul. Mes excuses.

A+

[invite6dffde4c]

Re.
J’ai fait faire un calcul dans le site
http://acxesspring.com/constant-forc...alculator.html

Malheureusement il n’est pas commode. Mais, enfin, un ressort de 50 mm de diamètre en corde à piano avec 70 tours sur 1 m le long semble convenir, même s’il est encore un peu trop raide.
Et ce type de ressort on peut le faire soi même (avec des gants et des lunettes de protection !!) en enroulant un fil sur un cylindre. On peut l’enrouler jointif, puis l’allonger (avec des gants et des lunettes de protection !!) pour avoir la bonne longueur à vide.
Et je n’insisterai jamais assez : avec des gants et des lunettes de protection !!
A+

[invite85a69c6e]

Bonjour

Merci à tous pour vos explications. Les chiffres redeviennent réels, et je cerne mieux les données de mon problème, ça fait du bien!

Effectivement, les fabricants ne proposent pas le ressort que je cherche, du moins pas aux particuliers.

J'ai trouvé chez VAnel un ressort plus court et surement encore trop raide...
Lo = 360
Lc = 150
r = 0.09N/mm soit 90N/m...
et il est petit (Diam ext 45) Diam fil 6 (ça c'est un peu gros par contre)

Si je calcule bien, il pourrait ne s'enfoncer que de x=4/90=0.04m soit 4 cm sous le poids de la tête
par contre il faut que j'exerce F=90 (0.36-0.15) =18.9N soit 1.89kg de force pour le remettre dans sa boîte...
Vue la grande différence entre cette pression et le poids de la tête, le diabolus risque de sortir comme un gant de boxe non? et seulement de 2cm ...d'où effectivement effet plutôt oeil au beurre noir que surprise...

Peut-être vaudrait il mieux alors fabriquer un ressort (merci pour votre calcul LPFR) ou chercher dans les ressorts de matelas.
ou encore réduire la taille de la marionnette.. mais alors là ça n'a plus trop de sens pour nous.....

merci encore pour votre aide
à +

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Les ressorts de matelas ou sommiers sont beaucoup trop rigides.
Je pense que le plus facile c’est de le faire soi même. J’en ai vu faire au tour dans un atelier, et je me suis fait des ressorts en enroulant de la corda à piano sur une tige tenue par une perceuse. (Évidements, ils ne sont pas « vendables »).
Dans votre cas, c’est un peu plu difficile à cause su diamètre de 50 ou 100. Il n’y a qu’un tour qui peut tenir des barres de ces diamètres.
Il va de soi que les fabricants de ressorts ne les font pas de cette façon.
Et dans votre cas, avec de la corde à piano de 1,5 ou 2 mm, il faut faire attention car quand ça s’échappe ça fait « boïng » méchamment.
Au revoir.

[invitecaafce96]

Re,
Voilà une bonne allure pour un ressort de " Jack in the box " , home made , à partir d'un ressort de sommier .
Il vous reste à parcourir les décharges sauvages .... Prenez des bottes !

http://diy.smartkids123.com/jack-in-...n-the-box-toy/

[invite85a69c6e]

merci catmandou pour le lien c'est intéressant.
Mais mon problème est que je veux fabriquer un jouet "géant" car pour un petit Jack, je pourrais me procurer un ressort plus commun

Oui il semble que la solution soit de le fabriquer j'ai vu aussi qu'il fallait un tour et quand même un certain savoir faire... (moi je fabrique des marionnettes sans ressort d'habitude je vais contacter le scénographe du projet qui a un bel atelier, maintenant que j'ai des dimensions précises, pour savoir s'il pourrait le faire.

Mais sinon, LPFR, vous dites avoir vu faire dans un atelier, est-ce qu'ils prendraient une commande comme la mienne, pour un ressort? est-ce que vous auriez des contacts à me proposer?

[invitecaafce96]

Re,
Encore une source , les fournisseurs tapissiers : http://sovafrem.com/produits/ressort...0-pour-sieges/

[invite85a69c6e]

re-merci pour le lien
ils ont bel allure ces ressorts, ça peut servir si on décide de tricher et faire une "fausse" marionnette à ressort sans que le mécanisme fonctionne de lui même...

[invite6dffde4c]

Re.
La solution avec le dernier lien de Catmandou est à étudier. Car vous pouvez souder, coller ou attacher plusieurs ressorts en série (à la queue leu leu) Avec 5 ressorts de 20 cm vous obtenez le ressort de 1 m que je préconise.
La constante pour N ressorts en série est N fois plus petite que celle d’un seul ressort.
Mais l’ennui est que dans les caractéristiques on ne donne pas la constante des ressorts. On ne sait pas non plus quelle est la longueur totale minimale. Il faudrait se renseigner auprès du fabriquant.
A+

[invitecaafce96]

Re,
Après , je me demande s'il ne serait pas possible de remplacer le ressort par un mini vérin , type hayon automobile ....
Assurance que la tête reste verticale , mais il faut trouver la course compatible et surtout la longueur comprimée acceptable .

Pour les ressorts tapissier , je pense que l'on peut les comprimer complètement : c'est pourquoi , ils sont plus fin au centre ,pour que les spires ne s'accrochent pas .

[invite85a69c6e]

"La constante pour N ressorts en série est N fois plus petite que celle d’un seul ressort"
pardon mais je ne comprends pas. utiliser un 2e ressort soudé au premier va diviser ma raideur par 2??

une solution serait aussi de fixer un ressort tapissier (décidément joli), même court, sur une plaque (un faux fond) qui serait sur ressort(s)..
ou sur mini vérin c'est une bonne idée aussi...

reste à savoir tout de même si les ressorts tapissiers peuvent se comprimer à la main et quelle est alors leur longueur. ils sont fermés à cette heure j'essaierai de les joindre tout à l'heure.

bon appétit

[invite6dffde4c]

"La constante pour N ressorts en série est N fois plus petite que celle d’un seul ressort"
pardon mais je ne comprends pas. utiliser un 2e ressort soudé au premier va diviser ma raideur par 2??
...

Re.
Parce que si une force ‘F’ enfonce un ressort de ‘d’, la même force ‘F’ appliquée sur deux ressorts en série enfonce chacun de ‘d’ et l’ensemble de ‘2d’
A+

[invite85a69c6e]

ah oui d'accord, bien sûr.

[invite85a69c6e]

(quelques nouvelles)
il y a de l'espoir du côté des ressorts tapissiers, il en existe en fil fin qui se laissent comprimer à la main...
Je vais en commander pour faire un premier essai en les attachant les uns aux autres ....

[le_STI]

Salut.

......
par contre il faut que j'exerce F=90 (0.36-0.15) =18.9N soit 1.89kg de force pour le remettre dans sa boîte...
Vue la grande différence entre cette pression et le poids de la tête, le diabolus risque de sortir comme un gant de boxe non?
......

Sachant qu'ici F=m*a+P (Force sur le ressort=masse*accélération+Poi ds) alors à l'ouverture de la boite la marionnette subira une accélération de (18.9-0.4*9.81)/0.4=37.44m/s² , soit un peu plus de 3.8g . Mais il serait peut-être plus intéressant de calculer sa vitesse maximale (quoique sans point de comparaison, est-ce vraiment utile?).

[invite85a69c6e]

Sachant qu'ici F=m*a+P (Force sur le ressort=masse*accélération+Poi ds) alors à l'ouverture de la boite la marionnette subira une accélération de (18.9-0.4*9.81)/0.4=37.44m/s² , soit un peu plus de 3.8g .

Salut, merci pour cette précision.
par contre désolée mais je ne "réalise" pas du tout ce que ça peut faire une accélération de 37.44m/s2. A votre avis ça fait une sortie de tête façon surprise ou façon bombe dangereuse?

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Si on reste dans le cas idéal, quand la marionnette ressortira, elle dépassera son point d’équilibre presque d’autant de son décalage au départ.
Par exemple, si elle est partie de 15 cm et son point d’équilibre est 40 cm, elle arrivera à 40 + (40-15) = 65 cm.
Elle aura de oscillations amorties autour de son point d’équilibre.
El la périodes des oscillations sera Wikipedia :
T = 2pi. sqrt (m/k).
Avec la valeur de k = 16,66 N/m et une masse de 1 kg, elle mettra un quart de période pour arriver de la position de départ à la position d’équilibre, soit 0,38 s.
C’est encore raisonnable. Mais je pense qu’il faut ajouter une corde pour limiter le déplacement et ne pas dépasser la position d’équilibre. Cela diminuera les œils au beurre noir.

Je trouve l’idée de Catmandou, du ressort guidé dans (ou autour) un tube télescopique très intéressante. Il éviterait que la marionnette se couche.
On peut regarder du côté des manches des parapluies pliants.
Au revoir.

[invite85a69c6e]

Bonjour !

Voilà un moment que j'avais ouvert cette discussion, et puis j'ai été prise dans la fabrication des marionnettes.

Je reviens ici déjà pour vous remercier tous de la justesse, l'engagement physicien, et l'utilité de vos réponses qui m'ont, certes, fait renoncer à fabriquer la marionnette idéale, mais qui m'ont permise de cerner mon problème et de le résoudre en inventant un détour.
Merci tout spécialement à LPFR de m'avoir éclairée de ses lumières, et à Catmandou, également pour vos liens, car j'ai finalement acheté et fabriqué une grande marionnette en utilisant trois ressorts tapissiers que vous m'aviez indiqués.

En effet, il aurait fallu guider la marionnette avec un tube ou autre pour qu'un ressort suffisamment souple pour qu'il puisse être manipulé manuellement, reste tout de même suffisamment droit pour soutenir sans trop d'ocscillation (qui font se coucher la marionnette) la tête, trop lourde et volumineuse... mais je voulais que le corps soit un ressort simple et visible, c'est beaucoup plus intrigant.
J'ai finalement fabriqué un petit jack in the box, classique, guidé par un tissu en gaine ; et une réplique de celui-ci qui surgira de derrière les rideaux de scène, hors de sa boîte... A la mise en scène et à l'imaginaire du spectateur de créer le lien...

Je mets une photo pour les curieux


à +!

[Jaunin]

Bonjour, Graines,
Beau petit personnage.
Merci pour ce retour d'information.
Cordialement.
Jaunin__