Besoin d'aide pour la conception d'un treillis

[MomY13]

Bonjour à tous
Je ne sais pas si je poste au bon endroit mais j'aurai besoin d'aide pour un projet
Pour un projet de conception, nous devons concevoir un bâti permettant de soutenir un système de mesure. Le bâti est composé d'une partie supérieur fixé à un vérin, lequel exerce un effort pouvant monter à 50 kN, et une partie inférieur sur lequel repose le système de mesure et considérer fixe.
Afin de relier les deux parties, nous pensons à utiliser une sorte de mini treillis de Howe (seulement les deux premières diagonales, soit 7 poutre en tout).
J'ai dans un premier temps dimensionné les poutres composants mon treillis grâce a RDM7. Mes poutres horizontales seront des UPE 80 et les verticales et inclinés seront des cornières ou des tubes rectangulaires creux 60x40.
Mon problème réside dans la conception de la fixation entre les poutres. Je ne sais pas comment m'y prendre. Je pense utilisé des ferrure mais je ne sais pas comment les dimensionner et comment placer les trous pour les axes de maintiens.

Les deux parties du bati sont espacés de 400mm, la partie supérieur a une longueur de 380 et celle inférieur de 800. Enfin, je précise que l'effort appliqué est selon l'horizontale.
Merci à ceux qui prendront le temps de me lire et de m'aider.
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[MomY13]

Pour une meilleur compréhension, je met une capture du modèle RDM auquel devrait ressembler mon treillis.
Nous pensons finalement utiliser des cornières 50x40 à l'horizontales et des UPN 50 pour le reste. L'effort de 50 kN serait repartis sur deux treillis comme celui-ci (donc 12500kN chacun) et est orienté vers les x négatifs (axe rouger, de gauche vers la droite)

[Jaunin]

Bonjour MomY13,
Bienvenu sur le forum de Futura-Sciences.
Je ne comprends pas très bien votre dessin, désolé.
Pourriez vous faire un croquis, même à la main avec la position de la charge.
Cordialement.
Jaunin__

[MomY13]

Bonjour,
Je vous met en pièce jointe un schéma du système vu de côté. La force est induite par un vérin selon l'horizontale sur le bâti supérieur qui repose sur le treillis (en réalité il y en aura deux, dans la largeur, espacé de 350 ou 400 mm).
Le treillis est en bleu et les poutres utilisé sont celles de mon second message. Le rectangle en bas représente mon bâti inférieur et est considéré fixe. Les surface de chaque bâti avec le treillis sont des plaques sur lesquelles je pense peut-être fixer les poutres horizontales.
Merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[yaadno]

bonjour:
la force de 50kN est unidirectionnelle;ou est le point d'application de la charge?
le chassis inférieur est considéré comme fixé au sol:
quelle est la hauteur du système ?
qu'avez-vous le droit de faire comme liaisons des bleus/rectangle:tout soudé ou les 2 rectangles démontables/parties bleu soudées?
pourquoi choisir des profils en U pour des barres travaillant(à priori) en traction/compression?
cdlt

[goaoute]

Partie fixe + vérin => partie mobile => axes de rotation => angles variables
C'est pas pour me vanter, mais je n'y comprends toujours rien à ton système.

[Jaunin]

Pourriez vous nous donnés toutes les valeurs des poutrelles :

Mes poutres horizontales seront des UPE 80 et les verticales et inclinés seront des cornières ou des tubes rectangulaires creux 60x40.

[MomY13]

Bonjour,
Oui la force est unidirectionnelle et elle s'applique sur le bâti supérieur par l'intermédiaire d'un vérin. Ce vérin est en liaison avec une chape soudé sur le bâti, à 100 mm au dessus du treillis.
Le treillis fait 400 mm de hauteur. La partie du bâti supérieur sur laquelle je peux me fixer est une tôle de 380x350 (dans la vue de côté, on voit la longueur de 380mm). Pour la partie inférieur c'est 800x350.
Pour ce qui est des liaison c'est justement ça mon problème, je ne sais pas quoi faire. J'hésite entre souder les poutres entres elles ou utilisé des axes ou encore des boulons...
Enfin pour le choix des poutres, je pensais d'abord à des poutre cylindrique mais la liaisons me semblent plus compliqué à mettre en oeuvre. Mais le choix des poutres n'est pas fermé, bien que je souhaite avoir des poutres les moins encombrante possible.

[MomY13]

goaoute:
J'avoue que moi aussi je comprend pas votre message
Mais pour expliqué rapidement, le vérin est fixe sur la partie supérieure (la tige du vérin est sur un autre support qui translate et qui n'entre pas en compte ici). La partie inférieure est fixé au sol et mon but est de relier ces deux parties du bâti qui sont espacés de 400 mm selon la verticale, d'où l'idée du treillis. En espérant être plus clair

Jaunin:
Pour les poutres horizontales, nous pensions utiliser des UPE 80 (80mm de largeur, 50 de hauteur et épaisseur de 6)
Pour les autres, nous pensons à des cornières 60x40 et 5 mm d'épaisseur.
Pour ce qui est des longueurs de chaque poutre, cela dépend de la fixation utilisé.

Merci à vous

[sh42]

Bonjour,

Avec 400 mm de haut, des dimensions de 800 et 350 mm, des UPE de 80 et cornières de 60 mm, il serait bon de faire un plan à l'échelle plus tôt que d'avoir un croquis. Ce dernier laisse penser qu'il y a un vide sidéral entre les éléments, alors qu'en réalité, il y aura presque plus d'acier que de vide.

[MomY13]

Bonjour,
Vous avez raison, alors j'ai fais un dessin à l’échelle en CAO.
En brun, C'est les parties du bâti sur lesquelles je peux me fixer.
En faisant différent calcul sur RDM 7 et pour des raisons d'encombrement, je pense finalement m'orienter sur les poutrelles suivantes:
En vert des cornières 50*40 et épaisseur 6mm
En rouge des UPN 50: 50*38, épaisseur 5mm sur la base et 7.5mm pour les ailes.

La question maintenant est de savoir comment je fixe ces poutres entre elles, soudage, visserie, rivetage...

[yaadno]

comment je fixe ces poutres entre elles, soudage, visserie, rivetage...
comme on ne sait rien de l'usage de ce produit on a du mal à te conseiller;d'autant que ça peut dépendre de tes compétences et des moyens dont tu disposes;
le rivetage semble exclu;l'assemblage vissé sans doute aussi (+ de travail,+ cher)
le mécano soudé semble le bon choix,toutefois,je me demande si on ne peut pas remplacer tout ce treillis par un simple gousset taillé dans une tôle;
cdlt

[MomY13]

L'ensemble servirait à faire des mesures sur des poutres en exerçant un effort dessus à l'aide du vérin.
Pour ce qui est de l'assemblage, on pourra être aidé par un technicien/mécano au besoin donc l'assemblage ne devrait pas être un problème.
Qu'est ce que vous entendez par gousset? Une découpe en forme de "trapèze" sur un tôle qui viendrait à la place du treillis? J'ai fais le choix d'un treillis pour des raisons de poids et car je sais comment dimensionner des poutres. Le choix de mettre un tôle (de grosse épaisseur pour pouvoir supporter la charge) ne risque pas de beaucoup augmenter sa masse?
cdlt

[sh42]

350 - 400 mm, c'est en gros la longueur d'une règle de bureau. Ca ressemble a du maquettisme. Certes la charge de 50 000 N n'est pas anodine mais assembler de nombreuse pièces sur des dimensions aussi petites, ça ne va pas être facile, sans compter que dans un assemblage, plus il y de soudures et plus il y a risque de déformations non maîtrisables.
La tôle n'est pas forcément une solution à écarter.
Ce dont on ne parle jamais en étude, ce sont les déformations et les retraits dus aux soudures.

[MomY13]

Je comprend le problème avec les soudures, surtout que dans ce cas là il y en aurait beaucoup. Du coup mettre un axe à chaque nœud pour faire une liaison pivot entre les UPN et les cornières serait plus simple. Pour des axes en cisaillement un diamètre de 16 mm devrait suffire. Cependant je ne sais pas si les cornières peuvent résister.
Pour ce qui est de la tôle, l'idée me semble faisable, mais je ne vois pas comment dimensionner une tôle avec un effort comme celui la.
Quelqu'un aurait une piste pour calculer cette épaisseur?

[goaoute]

Mais le but, c'est quoi au juste; si tu fais suffisamment costaud, rien ne bougera, sinon, tout le bazar va se mettre en torche.
Si le but est de tester les poutres, il faut forcément faire de l'amovible (clavetage), sinon il faudra remplacer tout le montage à chaque test. Pour le dimensionnement des poutres, il faut calculer les contraintes, sinon, c'est de l''empirisme, et dans ce cas tu ne peux que sur-dimensionner, et si tu sur-dimensionne, ce n'est plus la peine de tester; tes 50000N ils vont arracher la croute terrestre.

[goaoute]

Mais le but, c'est quoi au juste; si tu fais suffisamment costaud, rien ne bougera, sinon, tout le bazar va se mettre en torche.
Si le but est de tester les poutres, il faut forcément faire de l'amovible (clavetage), sinon il faudra remplacer tout le montage à chaque test. Pour le dimensionnement des poutres, il faut calculer les contraintes, sinon, c'est de l''empirisme, et dans ce cas tu ne peux que sur-dimensionner, et si tu sur-dimensionne, ce n'est plus la peine de tester; tes 50000N ils vont arracher la croute terrestre.

A noter que si le but est la solidité de l'ensemble, les poutres verticales ne servent à rien puisqu'elles travaillent en flexion, il faut faire une structure en V

[sh42]

Bonjour,

il faut calculer les contraintes, sinon, c'est de l''empirisme,

En coefficient de sécurité, tu mets combien, 2, 2,5, 3, 4, 5, ...... ? C'est un peu de l'empirisme.

L'effort de 50 000 N se fait une fois ou il est répétitif ?

[MomY13]

Le but du treillis est de solidifier le bâti en fixant la partie supérieur à la partie inférieur. Je cherche justement à faire suffisamment costaud pour subir la charge sans mettre 100 kg de matière juste à cet endroit là.
Pour ce qui est des poutre testées, ce ne sont pas celles du treillis mais d'autres qui seront positionnées face au vérin et qui n'entre pas en compte dans le dimensionnement de ma pièce.
Et oui je sais comment calculer des contraintes dans une poutre, donc je n'ai pas besoin de sur-dimensionner mon système, surtout que la masse et l'encombrement doivent être réduit au mieux.
Même si elle travaille en flexion, les poutres verticale amène quand même une certaine rigidité, je me trompe? Surtout que d’après mes calculs et ceux de RDM7, la flèche de ces poutre est assez faible pour être négligeable.
Je vais voir ce que je trouve pour une structure en V ou même en X, ça peut être intéressant.
Merci
cdlt

[MomY13]

Je pense prendre un coeff de 2 ou 3, l'effort de 50 kN est l'effort max applicable sur ma machine mais il n'est atteignable qu'une seul fois par mesure, à raison de quelque mesure par jour. Dans certains cas, cette valeur ne sera même pas atteinte car l'essais sera arrêté avant (selon les essais il y a plusieurs conditions d’arrêt possible)

[sh42]

Les soudures se calculent également, mais attention, plus elles sont courtes et pour les calculs moins elles prennent d'efforts puisqu'à la longueur de soudure il faut enlever 2 fois l'apothème pour le début et la fin du cordon.

Dans le cas où des tôles remplaceraient les fer U, je calculerais comme une poutre en flexion encastrement puisque les 50 000 N sont parallèles au sol.

[MomY13]

Merci du conseil, de mémoire je dois avoir dans mes cours des formules pour calculer la longueur d'une soudure en fonction du matériau et de l'apothème (ou l'inverse).
Pour ce qui est du calcul de la tôle, ça m'a l'air bizarre de considérer ça comme une poutre. La force est théoriquement horizontal mais dans les faits, il se peut qu'elle ai une composante selon la profondeur (si on regarde mon deuxième schéma). Cela risque de faire fléchir la tôle beaucoup plus facilement que si c'était une poutre. J'essaie de trouver des formules pour m'aider mais je n'en trouve pas; peut être avec un logiciel d'élément finis je pourrais.

Dans le cas ou je resterai sur les poutres, pensez-vous que le choix de mettre un axe entre chaque poutre et cornière pour créer des pivots est une bonne idée de fixation? Les épaisseurs (une dizaine de mm) ne sont-elles pas trop faible? Surtout que les axes utilisés serait de 14 ou 16 mm (Avec un coeff de sécurité de 3 et en supposant que les axes travaillent en cisaillement)
cdlt

[sh42]

Bonjour,

une partie inférieur sur lequel repose le système de mesure et considérer fixe.

Des axes, cela implique des jeux, et des jeux, ce n'est jamais '' fixe ''.
Après suivant les mesures, il peut y avoir des contraintes particulières : prendre des pressions, ce n'est pas pareil que mesurer des déformations ou des efforts, ou mesurer des déplacements, .....

[Jaunin]

Bonjour MomY13,
Vous pourriez joindre

un dessin à l’échelle en CAO

en format zippé.
Quel logiciel avez vous utilisé.
Cordialement.
Jaunin__

[MomY13]

Bonjour,

Des axes, cela implique des jeux, et des jeux, ce n'est jamais '' fixe ''.

Mais les déformations due aux nombreuses soudures ne risquent-t-elles pas d'être plus contraignantes pour l'assemblage? La partie inférieur ne devrait pas bouger au vu de ses fixations. Pour la partie sup je pense qu'un léger jeu pourrait être tolérable si l'ensemble peut soutenir la charge.

Quel logiciel avez vous utilisé

J'utilise une version académique de catia v6, donc je ne sais pas si l'ouverture de fichier est possible sur toute les versions. Si oui, je peux vous fournir un assemblage des différentes pièces au format que vous voulez.
cdlt

[Jaunin]

Essayons l'assemblage en natif Catia. Mais Zippé.

[Jaunin]

Quelle est l'épaisseur des plaque brune, en acier je suppose.
Etes vous sûr de trouver les poutrelles dans les dimensions indiquées ?

[goaoute]

Tu dis que le but est de tester le treillis, mais il parait évident que le montage final ne peut être que soudé; et donc pour tester en conditions réelles, tu ne peux que souder. Non ?
Et renforcer les pieds des poutres par des goussets ne serait peut-être pas une mauvaise idée.

[Jaunin]

Comment est le point de fixation sur la plaque pour le piston ?

[MomY13]

Bonjour,
Désolé pour le temps de réponse. Je vous met en pièces jointes l'assemblage tel qu'il devrait être au format 3dxml et CATProduct. Les dimensions de l'assemblage sont les bonnes.

Etes vous sûr de trouver les poutrelles dans les dimensions indiquées ?

J'ai justement veillé à choisir des poutres standards donc j’espère pouvoir facilement en trouver. Je vais m'en assurer dés maintenant.

Tu dis que le but est de tester le treillis

Non justement ce n'est pas le treillis que je test. Le treillis sert à soutenir la partie sup à laquelle est fixé un vérin. Le vérin exerce un effort sur une poutre qui, elle, est testé.
Mais finalement je pense quand même partir sur un assemblage soudé.

Et renforcer les pieds des poutres par des goussets ne serait peut-être pas une mauvaise idée

Je prends note et vais voir ce que je peux faire à ce niveau là