Dimensionnement capteur de traction

[avide2conseils]

Bonjour à tous,


Je suis actuellement étudiant et souhaiterais mettre en place un appareil de mesure de force d'impact.

Le principe est de relier une corde (de résistance à la rupture de 15kN) entre un capteur de traction (à dimensionner) et une plaque d'impact en appuie contre un rail. Une masse (de 200kg) guidée par ce rail est lâchée à 5m au-dessus de la plaque d'impact.

Mon objectif est de mesurer la valeur du pic de force à l'impact.

Ma corde en réalité est sensée amortir la chute de la masse et donc réduire la force maximum d'impact. Mais pour dimensionner ce capteur, je pense que le mieux est de prendre le pire cas possible, c'est à dire une corde défectueuse qui n'amortie que très peu. Ceci afin de ne pas surpasser la capacité du capteur et de le détériorer.

Je pense donc que, la force de rupture de la corde étant de 15kN, le capteur doit avoir une capacité minimum de 15kN. En prenant un facteur 3, cela ferait une capacité de 45kN.

Pourriez-vous me confirmer que mon raisonnement est correct s'il vous plaît ?

Je joins un schéma de principe.

Le but est également d'optimiser la capacité du capteur afin d'améliorer sa précision.

Merci par avance !
-----

[Jaunin]

Bonjour Avide2conseils,
Bienvenu sur le forum de Futura-Sciences.

La masse de 2000 [N] est-elle vraiment nécessaire ?

Avec vous fais une recherche sur le Forum avec le mot chocs ?

Cordialement.
Jaunin__

[antek]

Le but est de tester la corde ?
Connais-tu l'allongement avant rupture ?

[Zozo_MP]

Bonjour Jaunin

Je dois vieillir mais le peux que j'ai compris c'est qu'un corps en chute libre (laché sans vitesse initiale) d'une hauteur de 5 m est égale à : 9.9 m/s soit 35.64 km/h..

Après il y a donc l'énergie cinétique Ec = 1/2 x m x v² (avec Ec = énergie cinétique en Joules (J) et m = masse du corps en mouvement en kilogrammes (kg) et v pour v = vitesse du corps en mouvement en m/s.

Ce qui doit donner si je me trompe pas 200 kg x 9.9 m/s = 9801 J (Joules)

Après il faut regarder du coté de la "théorie de chocs" pour avoir la valeur finale. Mais là je laisse mes petits camarades vous expliquer ou vous donner la bonne formule. (ALLO Mécano41 )

Pour info pour les cordes le référentiel technique c'est la norme EN 1891 pour l'alpinisme (si ma mémoire d'ex varapeur ne me fait pas défaut) dans les faits il y a deux normes une pour le statique et une pour le semi statique.

Ces normes vous donneront une valeur de référence ou plus exactement un point de comparaison après calcul théorique et résultats sur votre banc de test.

Toutefois les valeurs varient beaucoup en fonction du matériaux essayez de comparer une corde aramide avec un autre type de corde et vous verrez.

Cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[sh42]

Bonsoir,

Ma corde en réalité est sensée amortir la chute de la masse et donc réduire la force maximum d'impact. Mais pour dimensionner ce capteur, je pense que le mieux est de prendre le pire cas possible, c'est à dire une corde défectueuse qui n'amortie que très peu. Ceci afin de ne pas surpasser la capacité du capteur et de le détériorer.

Il y a des incohérences dans le raisonnement. La meilleure précision dans une mesure est obtenue lorsque la valeur à mesurer est égale à la valeur max acceptée par le capteur.

La corde étant par nature élastique, même un tout petit peu, sa longueur aura une influence sur le résultat du choc.
De même les surfaces d'impact sont aussi élastiques.

Mis à par la corde, la mesure ressemble à la mesure de dureté d'une surface. Aux différences d'appareils, ce peux être surfaces métalliques, surfaces de sols.

[avide2conseils]

Bonjour tout le monde, je vous remercie pour vos réponses !

"Avec vous fais une recherche sur le Forum avec le mot chocs ?"
Bon conseil, la recherche est un peu compliquée sur ce forum, je n'ai pas fait toutes les pages, mais je suis tombé sur un sujet qui pourrait s'apparenter à mon problème : https://forums.futura-sciences.com/p...de-charge.html

Seulement je ne sais pas estimer le temps d'arrêt.

Le but est belle et bien de tester la corde oui. L'allongement est de l'ordre de 1% si le produit est défectueux. Donc par rapport à une longueur de 1,5m, le produit s'allonge de 0,015 m.

Zozo, j'ai obtenu une valeur de l'énergie cinétique similaire. Mon soucis est d'interpréter la suite.. J'utilise une autre norme et je connais la force max d'impact attendue. Seulement ici je cherche à dimensionner mon capteur. Je ne souhaite pas le détériorer avec un produit qui ne serait pas conforme.

Je cherche donc a trouver un ordre de grandeur de la force d'impact maximale dans le pire des cas.

[Jaunin]

Pourriez vous nous donner les caractéristiques de votre corde, diamètre, matière, module de Young, type ?

[sh42]

Bonsoir,

Le but est belle et bien de tester la corde oui.
Seulement ici je cherche à dimensionner mon capteur. Je ne souhaite pas le détériorer avec un produit qui ne serait pas conforme.

Je cherche donc a trouver un ordre de grandeur de la force d'impact maximale dans le pire des cas.

Test de corde ou force d'impact ? Ce n'est pas la même " chose ". Pour la corde, on pourrait imaginer un dynamomètre à ressort avec butée max. Pour la force d'impact, c'est un peu plus compliqué puisque c'est dépendant du matériau qui chute et du matériau qui " reçoit " la masse.

[avide2conseils]

Bonjour,

Je vous remercie pour vos réponses, j'ai réussi à obtenir le contact d'une personne en charge d'une tour de test dans une école. Des cordes du même type y sont analysées et donc cette personne m'a confirmé qu'il n'y avait pas de pic de force au-dessus de la force de rupture de la corde. Ce qui semblait logique mais je préférais confirmer cette idée avant de commettre une erreur.

Je vais donc prendre prendre un capteur de capacité >15 kN et ça devrait être bon.

"Pourriez vous nous donner les caractéristiques de votre corde, diamètre, matière, module de Young, type ?"
Je n'ai pas compris où vous vouliez en venir, mais le calcul allait être plus compliqué que cela, il faudrait rajouter le nombre de fils qui compose la sangle et leur diamètre, la méthode de tressage utilisée, ... Je ne cherchais pas si compliqué pour le moment.


"Pour la force d'impact, c'est un peu plus compliqué puisque c'est dépendant du matériau qui chute et du matériau qui " reçoit " la masse."
La masse et la plaque d'impact sont en acier, on peut donc les considérer comme indéformables. Le matériaux qui reçoit la masse dans ce test est directement la corde.

La mesure de la force d'impact représente un humain qui viendrait à chuter d'une hauteur de 5m et qui subirait le choc en bout de course de la longe. L'être humain est capable de résister à une force d'impact de 6 kN selon la norme, d'où la nécessité d'avoir un système absorption d'énergie pour amortir la chute.

Merci encore pour vos réponses.

A bientôt !

[Jaunin]

Pourriez vous nous donner les caractéristiques de votre corde, diamètre, matière, module de Young, type ?

Voilà, regardez ce lien, il y en a d'autre sur le sujet.

http://www.lezardsdelescar.fr/medias...physique-a.pdf

[avide2conseils]

Merci pour ce fichier, il est très intéressant.