Flexion consolidation tube carbone dia 40 mm

[apzo11]

Bonjour,

Je souhaite améliorer mon système de bossoirs réalisé avec des tubes carbone de 40 mm.
Pouvez-vous m’indiquer les modifications les plus futées pour permettre au tube de moins flêchir.
Voir le plan : Il y a deux points fixes qui permettent au tube de glisser librement.
J’ai pensé à trois améliorations
1-Déplacer le collier de B à B’ ce qui réduit la partie dans le vide de 10cm
2- Placer un collier supplémentaire entre A et B
3-Stratifier un renfort en G10 de 10x20 mm sur une longueur de 30 cm dans le but de rigidifier le tube.

Merci de me donner vos avis.
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[apzo11]

Dans le bon sens

[apzo11]

J'ai fait un calcul avec le logiciel que je viens de trouver dans un post précédent.
Pour 100daN la flèche calculée me parait peu. Cette flèche correspond plutôt suivant la pratique à 50daN.
Peut-être une erreur sur le module élastique qui dépend du type de carbone, de la façon de fabriquer le tube et peut-être aussi que dans ce tube (de récupération) il n'y a pas que du carbone.

[f6bes]

Bjr à toi, Si c'est un TUBE....c'est que c'est creux.
Si c'est creux , c'est qu'il y a une EPAISSEUR du tube. Epaisseur=.....inconnue. (ou bien j'ai raté qq chose !)
Un tube d'épaisseur 1 , c'est pas pareil qu'un tube d'épaisseur 10 !
Bonne journée

[A voir en vidéo sur Futura]

[apzo11]

Oui un tube, je ne l'ai pas exprimé clairement.
Epaisseur 2 mm
C'était plus ou moins visible diamètre intérieur et extérieur

[mécano41]

Bonsoir,

Epaisseur=.....inconnue. ...

Avec les diamètres exter et inter qui sont dans le tableau, ça devrait aller ...

Cordialement

[sh42]

Bonsoir,

Ce type de matériau n'est pas aussi homogène qu'un métal.

Suivant que les fils extérieur sont dans le sens de la longueur ou dans celui du diamètre le module d'élasticité longitudinal ne sera pas le même.
Si la matrice de départ est un tissu, c'est autre chose.

On peut estimer le module d'élasticité longitudinal avec des essais.

[apzo11]

Bien d'accord avec toi,et merci pour ta réponse sur l'incertitude du module d'élasticité. Pour l'instant je ne pourrais pas faire d'essai avant plusieurs mois.
Le calcul était un peu pour le fun. Mais en pratique je dois rigidifier l'ensemble.
Les deux premières modifications étant faciles à apporter : elles seront faites.
La question restante serait : la modification N°3 est-elle efficace?
merci

[sh42]

Bonsoir,

Le carbone est très léger et il a une très bonne résistance à la traction.

L'idée qui me vient à l'esprit c'est mettre une multitude de fils de carbone dans le tube et de couler de la résine très liquide pour solidifier le tout.
Mais il faut regarder le prix et je ne sais pas si des fils pour la pêche se font en carbone.

[apzo11]

Oui l'idée est bonne , de plus j'en possède et le fil travaillera dans le bon sens.
Par contre pour le mettre à l'intérieur cela me parait impossible.
A l'extérieur peut-être, à voir.
merci

[sh42]

Bonjour,

Il faut savoir pourquoi c'est impossible à l'intérieur.
Il faudrait en mettre sur toute la longueur du tube car n'en mettre que sur une partie risque de créer un point de cassure.
Pour l'extérieur ce serait mieux car on augmente l'inertie du tube dont la formule est I = [3,14 * (D^4 * d^4)] / 64 avec D diamètre extérieur et d diamètre intérieur.
Par exemple pour un rond plein si on augmente le diamètre extérieur de 10%, soit le multiplier par 1,1, on augmente I d'environ 46%.

La formule pour la flexion est f = Mf / ( 48 * E * I), avec f : la flèche, Mf : moment fléchissant fonction de la charge et des longueurs, E le module d'élasticité longitudinal, (dans ton cas 110,000 MPa) et I l'inertie.

[f6bes]

Bonsoir,



Avec les diamètres exter et inter qui sont dans le tableau, ça devrait aller ...

Cordialement

Salut à toi, C'est bien ce je disais...le BES ..a raté qq chose !!)....(Il a l'habitude !!)
Cordialment

[apzo11]

C'est impossible car pour stratifier il faut bien maitriser l'imprégnation et la position de la fibre.
En faisant couler de la résine tu ne maitrises rien.

[sh42]

R-jr,

Je suis d'accord avec toi pour la stratification.

Pour l'intérieur, ce que je voyais, c'était :
* faire un assemblage de fils le pus serré possible,
* le mettre dans le tube,
* mettre le tube en position verticale,
* boucher la partie basse du tube,
* verser par le haut du tube une résine très liquide à prise très très lente.

[apzo11]

Merci de ta réponse qui m'a donné une autre idée.
Qui consisterait à placer une cloison en G10 (400mm X 38 mm, j'ai une plaque entière), dans l'intérieur du tube sur la longueur la plus sollicitée, c'est à dire aux alentours du point B (20 cm de chaque côté).
Pour la mise en place il "suffirait de faire une découpe dans le tube de la longueur et l'épaisseur de la cloison. Coller à la résine le bas de la cloison avec une résine epoxy bien chargée, et refaire une stratification sur le haut afin de reboucher la découpe et de solidariser la cloison.
Si ce n'est pas clair je ferai un schéma.

[sh42]

Bonsoir,

Faire une découpe, ce n'est jamais bon car l'on sectionne des fibres.

Dans ton cas il faudrait calculer la déformée de la fibre neutre et modifier le I de façon à diminuer la flèche au point C.

Faire un profilé d'égale résistance pour un cas simple est un exercice de résistance des matériaux.

Ton cas est le même que celui d'un profilé en appuis simples aux extrémités avec une charge ponctuelle entre les deux appuis mais non centrée.

Il faut déterminer la valeur de I pour chaque point entre A et C pour avoir une valeur constante.

Au pifomètre, il faut renforcer I entre un point situé entre A et B et un autre situé entre B et C, tout en faisant que la limite de rupture du matériau ne soit pas atteinte aux voisinages de ces deux points.

C'est un joli défi.

[apzo11]

D'accord avec toi pour la section des fibres.
Si comme tu dis les points les plus sollicités sont entre A et B et B et C. Il me suffit de faire un renfort par l'extérieur. Ce qui ne gênera pas le serrage dans les colliers.

[sh42]

Bonjour,

Il vaut mieux que le renfort soit continu, ce qui veut dire que le collier B soit modifié.

[sh42]

Bonjour,

Il existe du carbone HM avec un module d'élasticité de 190 000 MPa.
Un tube confectionné avec ce genre de carbone, même s'il n'est pas solidarisé avec le tube actuel pourrait reprendre une partie de la flexion.

Le problème est qu'actuellement on ne sait pas quelle est approximativement la flèche du montage, 3 mm, 30 mm, ..... Je ne mets pas 300 mm car à ce stade apzo11 aurait pris peur. Mais ce que l'on sait, c'est que les efforts ne créent pas une rupture du tube actuel.

Il faudrait aussi connaitre la valeur de la flèche que apzo11 désire.

[apzo11]

Salut sh,
Quelques précisions sur ce projet car je crois que pour ceux qui se donnent la peine de répondre il est toujours plus sympa de savoir à quoi ça sert.
Il s'agit de soulever une annexe à l'arrière d'un bateau à l'aide d'un palan avec ces fameux mâts de planche à voile récupérés.
Comme j'ai changé d'annexe, la nouvelle est bien plus lourde et le système doit être renforcé. Je pensais remplacer les tubes de carbone par de l'inox, mais étant loin du bateau j'ai abandonné l'inox car trop lourd et trop encombrant pour prendre l'avion avec. C'est pourquoi je n'avais pas fait beaucoup de mesures (flexion...) quand j'étais sur le bateau. Maintenant je reste avec l'idée de conserver ces mâts carbone.
On voit sur la photo une réparation: à l'origine c'est le haut du mât (plus fin) qui supportait le poids, depuis je les ai inversés. La cause était que le mât sortait de 80 cm, et que je tirais sur le bout de levage ce qui augmentait "la force".
Pour répondre à tes questions:
La flèche acceptable est d'environ 30 mm. Le carbone est beaucoup moins souple que la fibre de verre.
De mémoire avec 50 kg et un porte à faux de 60 cm, j'arrivais à cette valeur , voire plus.
Avoir aussi un coefficient de sécurité de 2,5 avant rupture (pour 50 kg)

Merci pour votre aide

Apzo

[sh42]

Bonsoir,

Effectivement l'effort de traction de la manutention s'ajoute au poids de l'annexe.
Pour diminuer ce poids de traction, il y a soit le mouflage mais cela fait plus de cordage à brasser, soit mettre une poulie de renvoi de façon à tirer à l'horizontale en bout de mât.

[apzo11]

Exacte surtout quand j'avais installé des poulies trop petites et donc avec beaucoup de frottement. Avec des poulies de bonne qualité et en tirant doucement la force rajoutée n'est pas très forte.

[apzo11]

Est-ce modèle qu'il faut choisir?

[sh42]

Bonsoir,

Ce modèle peut convenir bien qu'au point A, il y a encastrement. Si le collier qui est en A est très rigide, ça convient.

Toi, tu t'es fixé fc, tu peux en extraire fo avec le rapport fc/fo.

A partir de fo, tu peux extraire I.

Le I d'un tube, c'est I = [ Pi * ( D^4 - d^4) ] / 64 , D étant le diamètre extérieur et d, le diamètre intérieur.

[Jaunin]

Bonjour,

Fibres de carbone : Propriétés des fibres de carbone | Techniques de l’Ingénieur (techniques-ingenieur.fr)

Je me demande si on peut calculer un tube en fibre de carbone come un tube acier ?

Cordialement.
Jaunin__

[sh42]

Bonjour,

Pour le calcul, avec les bons paramètres comme les modules d'élasticité, la traction et la compression, le cisaillement et avec les bons coefficients de sécurité, il n'y a pas de raison de ne pas calculer un tube en fibre de carbone comme un tube en acier. La fibre assemblée de carbone, c'est un peu comme du bois mais sans les noeuds.

Surtout que dans le cas présent, d'après mes calculs à la flexion, les épaisseurs sont faibles.

Les techniques de l'ingénieurs semblent réservées aux abonnés.

[apzo11]

il ya quelques temps j'avais acheté un tube carré de carbone 30x30, il était très rigide (peu de flexion) mais pour mon application il me fallait aussi très peu de torsion. Comme les fibres était disposées dans la longueur , il se tordait comme de la guimauve...

Pour mon application la torsion on s'en fout, seul la flexion compte.

[Jaunin]

Bonjour,
Pour information.
Cordialement.
Jaunin__

[sh42]

Bonsoir,

Dans l'une de mes réponses précédentes, je préconisais l'utilisation du fil de pêche en carbone. A la réflexion, c'est une mauvaise idée car le carbone utilisé doit avoir une grande résistance mais un module d'élasticité longitudinal assez faible. Ceci est compréhensible car en pêche pour vaincre le poisson, il vaut mieux avoir un fil élastique et résistant qu'un fil " raide " et faible car avec une défense brutale et intense comme un coup de queue, le poisson peut rompre le fil.

De plus avec l'aide des formules fournies par apzo11, je me suis amusé à calculer différents éléments.

En partant d'un effort de 100 kg mentionné ci-devant, soit 1000 N, j'arrive à un Ic de 27 632 mm4 au point C d'accrochage de l'annexe pour une flèche de 30 mm et un module d'élasticité longitudinal de 190 000 MPa.
Ce qui donne une flèche au maximum de 3,82 mm entre les 2 colliers.
Ce qui donne un diamètre extérieur du tube de 42,04 mm.
Et au point le plus sollicité qui est en B une contrainte de 456 MPa. Sachant que la contraint S est égale à Mb / (I/v) avec I/v = [ Pi * (D^4 - d^4) ] / (32 * D).