Restrictions Ansys/Simulate

[Learning process]

Bonjour,

Je veux étudier la pièce "A" ci-dessous qui est posée sur un bloc plat "B" (au niveau des lumières) et fixée par des vis.
1.JPG 2.JPG 3.JPG
Mon but final étant de déterminer le nombre minimal de vis pour maintenir la pièce A en contact avec B, sous l'effet de son propre poids.
Ainsi, j'ai appliqué une charge de gravité sur l'ensemble A et j'ai bloqué les déplacements sur les 3 axes pour la surface de contact de chaque vis. Je souhaite ensuite mettre des mesures de forces de réaction à la restriction pour déterminer les efforts normaux de chaque vis et ainsi pouvoir vérifier, suivant le nombre de vis, que l'effort normal sur certaine vis ne soit pas trop élevé.

Ma question principale est sur les restrictions; vu que ma pièce A est posée sur bloc B, faut-il aussi bloquer les déplacements de la surface A en contact avec B ?

Merci d'avance.
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[le_STI]

Salut,

je ne suis pas certain que ma réponse te sera utile puisque je ne travaille que sous Creo/Simulate, mais si j'avais eu à effectuer cette simulation, j'aurais :

Bloqué complètement le bloc plat (en contraignant toutes les translations)
Positionné la pièce A puis créé une interface de type contact entre A et B (ce qui permet aux pièces de se décoller si besoin) en activant les frottements pour éviter le déplacement intempestif de A
Ajouté des fastener (pas sûr du terme utilisé dans Simulate en français, mais ce seraient l'équivalent de boulons)

La simulation se rapprocherait ainsi au maximum de la réalité.

Par contre, je ne suis pas certain que je serais passé par une simulation pour un calcul qui me parait aussi simple (sous réserve de pouvoir faire quelques hypothèses simplificatrices).

[Jaunin]

Bonjour le_STI,
(je crois que Creo/Simulate est maintenant sous Ansys)

Je suis d'accord avec vous, j'aurais aussi créé un assemblage boulonné.
Cordialement.
Jaunin__

[Jaunin]

Bonjour,
Quelques informations :

Calcul d'un assemblage boulonné rigide avec Ansys Mechanical (travail original) (linkedin.com)

Comparaison du calcul d'un assemblage standard poutre/poteau avec Ansys Mechanical versus Robot (travail original) (linkedin.com)

Microsoft Word - DMSSS French.doc (steel-stainless.org)

Cordialement.
Jaunin__

[A voir en vidéo sur Futura]

[le_STI]

Salut Jaunin.
D'après ce que j'ai vu sur google il y a la possibilité d'avoir Simulate comme on l'a connu et Simulate/Ansys. Mais je viens de l'apprendre...

[Learning process]

Bonjour, merci pour vos réponses.

Une contrainte que je n'ai pas mentionné est que je dois faire la simulation numérique sur la pièce A seulement et non pas un assemblage, ainsi je ne peux pas mettre de restrictions sur la pièce B et je ne peux pas utiliser des fastener.

[Learning process]

Pour ce qui est du logiciel, je suis aussi sur Creo Simulate, j'ai noté "Ansys/Simulate" car j'imagine que le principe de l'étude devrait être le même entre les deux logiciels.
Aux dernières nouvelles niveau logiciel, Creo développe et utilise toujours son module de simulation numérique "Simulate" mais Creo a aussi un partenariat avec Ansys pour utiliser Ansys Workbench depuis l'interface Creo.

[le_STI]

Si tu ne peux pas faire d'assemblage, alors je te conseillerais de bloquer les déplacement de l'arête qui est à gauche des oblongs sur l'image 2.
Ca représentera alors la ligne de basculement de la pièce A par rapport à B.

[Jaunin]

Bonjour le_STI,
Il me semble que la première idée de fixation de Learning est proche de la réalité?

Cordialement.
Jaunin__

Un document juste pour l'histoire.....

[le_STI]

Le fait de ne fixer que les surfaces situées sous les têtes de vis engendrerait des forces en +Z sous certaines vis et -Z sous les autres.
Finalement le moment de basculement ne serait repris que par les vis, via des couples de forces entre vis.

D'ailleurs , pour prendre un cas peut-être un peu plus défavorable , il faudrait ne bloquer que la translation sur Z des surfaces sous les vis.

[Learning process]

Bonjour,

Entre temps, j'ai dû ajouter 3 plaques soudées sur le dessous et j'ai ajouté la représentation de la ligne de basculement de la pièce A par rapport à B :
Rigidite.png

Résultat avec l'ajout de la ligne de basculement (analyse rapide) :
Deformation.png
L'ajout de cette ligne améliore la simulation mais on remarque un renfoncement sur la droite qui ne me paraît pas réaliste avec la présence de la pièce B. Est-ce acceptable ou faudrait-il par exemple faire une région de surface sur la partie droite pour y mettre les restrictions ?

Mesures d'efforts normaux en réaction aux restrictions (analyse rapide) :
mesures.png
La partie gauche représente le cas de figure avec les vis bloquées sur xyz et à droite bloquées sur z seulement.
Suite au renfoncement, on remarque qu'une vis a des efforts normaux positifs.

Pour la suite, je compte faire un maillage plus précis au niveau des fixations et une analyse multi-passe pour avoir les efforts normaux les plus juste. Je pourrais valider en comparant les efforts normaux avec la résistance élastique des vis (Vis M12 en 12.9 → 12 x 9 x 10 = 1080 MPa / Section minimal M12 = ((12 - 1,75))/2)² x Pi = 82,5 mm² / 89100 Newtons (9083 Kg) sans s'allonger de façon permanente).

Autres questions supplémentaires :
→ Est-ce que comparer les mesures d'efforts normaux en réaction aux restrictions est suffisant pour valider les tenues des vis ?
→ Faut-il toujours mettre des restrictions de déplacement seulement sur z (direction normale) lorsque l’on veut représenter l’appui d’une vis ou il y a t'il des exceptions ?

Merci d'avance.

[Jaunin]

Bonjour,
Quelles sont les unités de vos mesures.
Cordialeent.
Jaunin__

[Learning process]

Oui pardon, Newtons.

[le_STI]

Pour moi la seule solution réaliste serait de faire la simulation d'un assemblage avec des interfaces de type "contact".
A moins que dans les versions plus récentes de Creo on puisse contraindre des surfaces en ne bloquant les déplacement que dans un sens (pour autoriser le déplacement de la face du dessous en +Z seulement, par exemple)

[le_STI]

Pour répondre à tes questions , lorsque tu as des efforts normaux positifs, ça signifie aue la pièce A aura tendance à s'appuyer sur la pièce B, ta vis ne sera donc pas contrainte.

Le fait de bloquer les translations sous les têtes de vis sur Z seulement ou sur x y et z dépendra de ta façon de modéliser le problème.
Tu pourrais par exemple choisir de tout bloquer puis d'analyser les résultats pour voir si les forces tangentielles dépassent les forces de frottement maximales. Auquel cas tu pourrais décider de permettre les déplacements sur x et y pour les vis en questions.

[Learning process]

Je n'ai pas entendu parler d'amélioration sur ce point. Je pourrais refaire les calculs en assemblage dans quelques temps, je remettrait à jour les valeurs des efforts normaux trouvées.

En attendant cette mise à jour, quel est votre avis sur cette partie : "Pour la suite, je compte faire un maillage plus précis au niveau des fixations et une analyse multi-passe pour avoir les efforts normaux les plus juste. Je pourrais valider en comparant les efforts normaux avec la résistance élastique des vis (Vis M12 en 12.9 → 12 x 9 x 10 = 1080 MPa / Section minimal M12 = ((12 - 1,75))/2)² x Pi = 82,5 mm² / 89100 Newtons (9083 Kg) sans s'allonger de façon permanente).

Autres questions supplémentaires :
→ Est-ce que comparer les mesures d'efforts normaux en réaction aux restrictions est suffisant pour valider les tenues des vis ? Pas besoin de vérifier les moments agissant sur les vis ?
→ Faut-il toujours mettre des restrictions de déplacement seulement sur z (direction normale) lorsque l’on veut représenter l’appui d’une vis ou il y a des exceptions ?"

[le_STI]

Il ne me semble pas forcément logique de faire des calculs hyper précis alors que la modélisation n'est pas très proche de la réalité.

Tu peux toujours le faire si le temps de calcul n'est pas un problème (il devrait se limiter à quelques minutes) mais je ne prendrais pas les résultats pour argent comptant...

Si les vis sont bien dimensionnées, il ne devrait pas y avoir de décollement des pièces A/B sous les têtes de vis, la précontrainte due au serrage ne devrait donc pas être dépassée. Partant de ce principe j'aurais tendance à dire que l'effort normal devrait être inférieur à la précontrainte des vis. A quel moment penses-tu ?

Je pense avoir répondu à ta dernière question dans mon message #15

[mAx6010]

Hello,
Je n ai pas tout lu en detail
Sous Creo il y a minimum 2 voir 3 modules dispo (Simulate/Ansys/Live), tous independants
Je travaille egalement sous Simulate.
Pour etudier les forces dans les vis, je passerai par un assemblage, puis je modeliserai les vis avec avec contact entre les pieces et tête des vis.
Premier calcul sans effet de la gravité: au niveau des vis j isole une partie cylindrique de la vis que je refroidis (j attribue à cette(ces) partie(s) un materiau avec dilation thermique unidirectionnelle afin que la vis se retracte dans la bonne direction. Puis j ajuste la temperature (ou le coeff de dilatation), jusqu a ce que j obtienne la pretension voulue.
Lorsque c est bon, j ajoute la gravité et je ne l evolution de la force sous tête de boulon

[Learning process]

Bonjour,

1 - Partie analyse des résultats
le_STI, si j'ai bien compris il faut quasiment toujours comparer l'effort normal avec la précontrainte des vis (dépendante principalement du couple de serrage) car si on a bien "effort normal < précontrainte" alors la vis ne subit pas d'étirement. Pour l'effort issu de la résistance élastique #16, ce n'est pas clair pour moi, comment doit-on l'utiliser ?

Calcul tension de serrage : Ft = C / ( 0,161.P + µt . Dt / 1,715 + µh . Dh /2 ) d'après https://www.h7g6.fr/data/article/33/...s-iso#pas_gros.
C = 45 N.m / P = 1,75 / Montage à sec : µt & µh ≃ 0,20 / Dt = 10,86 mm / Dh = 15,5 mm
Ft = 14,5 kN = 14 500 N
Dispersion de l’outil de serrage : 15% - Classe B
Ftmax = 14500 + 14500 + 15 / 100 = 16 675 N
Ftmin = 14500 - 14500 + 15 / 100 = 12 325 N
Ftmin est le cas critique et il ne faut pas que l'effort normal soit supérieur à ce dernier.

2 - Partie simulation numérique
J'ai pu créer un assemblage avec le bâti (pièce "A") posé sur un support plat ("B"), tous deux maintenus en position par vis/rondelles.
J'ai tout d'abord essayé de résoudre avec Creo Ansys Simulation (Creo version 8), néanmoins l'analyse bloque à 99% (ce problème semble sans solution et devrait nécessiter Creo 9 https://community.ptc.com/t5/Analysi...is/td-p/728173).
N'ayant pas accès à Creo Simulate pour les assemblages, je me suis dirigé sur Ansys Workbench.
Pour les restrictions sur Ansys, j'ai mis support fixe pour le support "B" et déplacement fixe sur Z pour les surfaces d'appui des vis (notamment pour ensuite mettre des sondes de réactions de force sur ces restrictions).
Pour les contacts, n'ayant pas accès au contact avec frottement, j'ai mis contact sans frottement entre "A" et "B" puis contact lié totalement entre rondelles & "A", vis & "B" (pour symboliser le taraudage) et vis & rondelles.
Pour les charges, j'ai appliqué la gravité sur l'assemblage.
Pour les forces, j'ai ajouté une "Réaction de force" par rapport à la restriction de la vis (sur Z) la plus contrainte pour comparer avec Ftmin.

Cette représentation vous semble t-elle correct ?

mAx6010, je ne connait pas beaucoup cette méthode, est-ce plus rapide/juste que celle que j'ai faite ?

[le_STI]

Salut,

pourquoi as-tu choisis un couple de serrage de 45N.m ?

D'après les abaques, dans les conditions que ut as choisies (à sec, vis en qualité 12.9) ce serait plutôt 159N.m pour une précontrainte de 54 760N (trouvé dans https://www.facom.fr/partage/dynamom...e_controle.pdf).

Personnellement, je parts simplement du principe que ces précontraintes permettent à la vis de travailler dans de bonnes conditions, donc si la force sous la tête de vis est inférieure à cette valeur alors tout va bien.

Ce n'est évidemment pas une étude détaillée, mais partant de la modélisation que tu proposais, il est difficile de faire mieux
Et si tu te retrouves avec un coefficient de sécurité très important, serait-il vraiment nécessaire d'aller plus dans le détail? (tout dépend de ton besoin)

Ftmin est le cas critique et il ne faut pas que l'effort normal soit supérieur à ce dernier.

Pas forcément, par exemple on voit bien qu'avec les valeurs que tu as choisies la vis pourrait résister à une force de traction beaucoup plus importante. Mais le couple de serrage que tu as choisis fait que l'assemblage pourrait se décoller avant que la vis ne soit proche de ses limites.

déplacement fixe sur Z pour les surfaces d'appui des vis

En faisant ça tu ne tient donc pas compte de l'élasticité des vis.
Il vaudrait mieux bloquer la partie qui sera en prise dans le taraudage.