Dimensionnement d'un disque de rupture

[Razmoket18]

Bonjour à tous,

J'ai un problème auquel je souhaiterais avoir des réponses:
Je dois concevoir une enceinte de traitement chimique en Polypropylène .
Cette enceinte contient de l'ammoniac liquide (élément qui traite en surface un produit à l'aide de ses vapeurs) et ce genre de système doit être hautement sécurisé en cas de problème de fuite.
L'enceinte est hermétique et le traitement induit une augmentation de la pression due aux vapeurs de l'ammoniac.
Pour gérer cette pression j'ai installé une soupape de décharge afin de ne pas aller au-dessus d'un certain seuil. Si cette dernière venait à dysfonctionner, il y aurait une augmentation significative de la pression pouvant aller jusqu'à l'explosion (ammoniac inflammable etc...)
C'est pourquoi je dois y inclure un disque de rupture afin d'éviter une augmentation de la pression trop importante dans l'enceinte.
Ce disque doit être taré à une certaine valeur de pression et c'est la que mon problème se pose.

Je dois calculer le force/pression nécessaire à la rupture de mon enceinte afin de pouvoir tarer mon disque à 80% de cette valeur.

Les données sont:

Enceinte de 300*200*200mm et 15mm d'épaisseur en tout point
Re PP : 37MPa
Coeff poisson PP : 0.45

N'hésitez pas si vous voulez plus d’informations.

J'ai cru comprendre que le modèle RDM n'était pas applicable du fait de la matière et je ne sais vraiment pas par où commencer..

En vous remerciant d'avance...

Razmoket
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[Jaunin]

Bonjour, Razmoket18,
Bienvenu sur le forum de Futura-Sciences.
En quelle matière serait votre disque de rupture.
Il existe dans le commerce des disques spécifiques.
Cordialement.
Jaunin__

[Razmoket18]

Bonjour,
Le disque serait en inox/PTFE; deux matériaux qui résistent à l'ammoniac.

[Razmoket18]

J'ai déjà consulté pour des disques spécifiques. la seule variable manquante pour choisir ce dernier est la résistance de mon enceinte ..
Je ferais mon choix a partir de ce résultat. (80% de la résistance max de l'enceinte.)

[A voir en vidéo sur Futura]

[Jaunin]

Donc votre enceinte est un "cube" de 300*200*200mm et 15mm d'épaisseur en tout point
Re PP : 37MPa
Coeff poisson PP : 0.45

En Polypropylène.
Vos soudures sont intérieurs

[Razmoket18]

Bonjour,
Nous usinons directement dans la masse il n'y a pas de soudure pour éviter d'avoir un problème d'étanchéité. De plus le PP est très difficilement soudable (obligation d'avoir un primaire) et la soudure plastique niveau étanchéité on peut trouver mieux.
Les dimensions et hypothèses énoncées lors de votre dernier message sont correctes

[Jaunin]

Comment se fera la fermeture de la partie par laquelle c'est fait l'usinage ?

[Razmoket18]

Afin de garder toujours le même effort sur le couvercle, j'ai mis en place des sauterelles avec crochet entre le bâti et le couvercle.
L'étanchéité se fait à l'aide d'un joint torique qui fait le tour de l'enceinte.
On assimilera la liaison entre les deux parties à une liaison encastrement.

[Jaunin]

Pour "essayer" une simulation de votre enceinte les dimensions sont intérieurs ou extérieurs.
Les dimensions sont 300.0 [mm] longueur, 200.0 [mm] largeur et 200.0 [mm] hauteur ?

[Razmoket18]

Les dimensions sont intérieures, toutes en millimètres et conformes à votre dernier message.
Toutes les parois sont épaisses de 15 MM.

[Jaunin]

C'est juste pour information si vous ne l'aviez pas déjà vu.

http://pdf.directindustry.fr/pdf/don...2347.html#open

[Razmoket18]

Le lien que vous m'avez envoyé est mort, il ne mène nulle part.
Si vous vouliez me montrer des exemples de disques j'ai déjà pris connaissance de la manière de les dimensionner la seule variable manquante reste cet effort maximal admissible par l'enceinte...

[Jaunin]

Savez-vous comment sera usiné votre caisson, avec une fraiseuse ?
J'ai fais un simulation mais pour l'instant avec des angles vif, impossible en usinage, j'ai de forte contrainte dans les angles.
Je fais refaire avec un rayon de fraise.
En cliquant sur le lien voici ce que j'obtiens :

[Razmoket18]

Le caisson est usiné par une fraise, j'ai déjà mis des congés r10 dans les 4 coins de l'enceinte

[Jaunin]

Il faudra aussi prévoir un rayon dans le fond avec une fraise hémisphérique de R10 [mm]

Donc avec des rayons, pas d'angle droit, si je mets une pression de 3.0 [bar] dans votre cuve j'obtient des contraintes VM de 33.0 [MPa]
Et un gonflement des parois de 2.0 [mm]

Pour être un peu plus sûr il faudrait avoir la fiche technique de la matière utilisée, car les caractéristiques varient.

[Razmoket18]

Bonjour,
Le fond de l enceinte est plat et j ai mis un rayon d outil de 0,4 au fond.
Donc si j ai bien compris, si on injecte 3bar de pression mon enceinte va fléchir de 2mm mais rester dans la déformation plastique ?

[Jaunin]

Il faut que je refasse la simulation avec votre rayon de 0.40 [mm] au fond.

[Jaunin]

Le rayon de 0.4 [mm] me créer une amorce de rupture même avec 2.0 [bar]
Pouvez vous créer un rayon en fond de cuve ?

[Razmoket18]

Bonjour!

Merci de votre réponse et de vous être occupé de ce topic !
Je rentre de vacances et j'aimerais avoir les différents calculs que vous avez effectué pour mieux comprendre la méthode utilisée. Est-ce possible?
Cordialement

[Razmoket18]

De plus le fond sera surement incliné pour une éventuelle vidange mais mais je pense que l'on peut négliger la pente de 3° et l'assimiler à un fond plat.

[Jaunin]

Je reprends cela dans un moment il faut que je me remette dans le coup.

[Jaunin]

Je n'ai pas de feuille de calculs, c'est une simulation en EF.
Je pourrais vous mettre l'image des contraintes.

[Razmoket18]

Bonjour,

Simulation en EF ??
Oui j'aimerais avoir quelques captures d'écran afin de comprendre la méthode utilisée pour la résolution du problème.

En vous remerciant

[Jaunin]

Bonjour,
Voici une vue de 1/8 de l'intérieur de votre cuve.

On vois que le fond avec son rayon de 0.4 [mm] est en amorce de contrainte sous une pression de 2.0 [bar].
Pourriez faire affûter votre fraise de rayon de 10.0[mm] avec la quelle vous usiné votre cuve, avec un rayon en bout de lèvre plus grand ?
Cordialement.
Jaunin__

[Razmoket18]

Bonjour,
Je suis de retour à mon poste de travail (je suis en alternance) et je tiens à vous remercier pour le temps et l'investissement dépensé sur ce problème.

Quel logiciel d'éléments finis avez-vous utilisé?
En ce qui concerne les rayons de fond de cuve et ceux de la fraise, ils sont modifiables, nous disposons d'un grand panel d'outils et je n'en suis qu'à l'étude CAO.

[Jaunin]

Bonjour,
Le logiciel c'est Creo et Simulate 3 M100 de PTC.
Cordialement.
Jaunin__

[Razmoket18]

Bonjour Jaunin,

Je souhaitais vous remercier pour le temps dépensé durant l'étude de ce problème.
J'ai mené à bout le projet qui m'a été confié et c'est très clairement en partie grâce à vous.

Vive futura-sciences, vive Jaunin, vive la République et vive la France!!!

[Jaunin]

Bonjour,
Je vous remercie pour votre retour et je suis content d'avoir pu modestement vous aider.
Cordialement.
Jaunin__