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rigidité d'un tube en carbone



  1. #31
    tibo34

    Re : rigidité d'un tube en carbone


    ------

    Voila une photo du robot avec un premier plan sur le bras.
    A votre avis jusqu'a quelle masse pouvons nous monter sans détruire le bras (comment le calculer si cela est possible)
    Merci

    -----
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  3. #32
    mécano41

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    A mon avis, seul celui qui l'a conçu pourra te le dire avec précision.

    P.S : attention aux photos. Problème possible de confidentialité si matériel non encore diffusé.

  4. #33
    Simplemind

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    Bonjour tibo 34

    A la vue du robot :
    1°) ce n'est pas sur un tube mais sur deux tubes qu'il faut raisonner puisque sur chaque côté il y a deux tubes. En réalité la charge totale pouvant être supportée, à l'arrêt est égale à la somme des Huit tubes ou jonc de carbone (attention jonc ou tube non pas les mêmes propriétés). Cette charge est uniquement de la traction et donc pas de flexion à l'arrêt.
    2° Ces tubes travaillent plus en traction et compression qu'en flexion. La flexion n'intervient qu'au démarrage et l'arrêt du positionnement et cela uniquement si la vitesse radiale est élevée (il faut prend l'hypothèse sur la vitesse de déplacement). De plus comme ils travaillent en opposition (deux qui poussent et deux qui tirent) cela complique le calcul car cela limite les flexions. Surtout si le robot est bien conçu.
    3° je pense que tu auras des problèmes si la charge est trop lourde avec les moteurs qui ne seront pas assez puissants) bien avant que les tubes carbonne cassent. C'est pourquoi je t'ai demandé comment étaient fixés les tubes carbone sur les parties métalliques. Les tubes à mon avis se décolleront sûrement avant que les tubes eux-mêmes cassent.
    4° Comme ce robot travaille sur plusieurs axes y compris vertical il faut que tu prennes l'hypothèse d'un déplacement dans un seul plan (horizontal de préférence)

    Comme suggéré tu prends le diamêtre d'un des tubes (ou jons important à savoir) et tu te renseigne auprès de la SNPE qui commercialise ce type de matériaux. http://www.structil.biz/ Ca te fera une bonne base de départ pour tes calculs.

    En résumé si tu connaitre le point de rupture il faut que tu procède comme suggéré sur un post que tu place ton tube sur deux V à chaque bout et que tu appliques un poussée au milieu du tube. Prévoir de gros poids car ce n'est pas près de péter AMHA.

    En tous les cas il n'est pas tartignole ton problème à résoudre.

    J'ai déjà vu une vidéo de ce type de robot au salon de l'innovation et il y avait des déplacements radiaux impressionnants de vitesse du fait de la longueur des bras. Donne nous la marque et le modèle du robot STP.

    Bon courage Tibo nous sommes là

  5. #34
    mécano41

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    Citation Envoyé par Simplemind Voir le message
    Bonjour tibo 34

    ...il faut que tu procède comme suggéré sur un post que tu place ton tube sur deux V à chaque bout et que tu appliques un poussée au milieu du tube. Prévoir de gros poids car ce n'est pas près de péter ...
    En procédant ainsi avec une tube de 60 ép.4 pour une longueur de 300mm, il ne va rien mesurer. La raideur d'un tube sur 2 appuis est égale à 16 fois celle d'un tube en porte-à-faux. En mesurant au centre, là où est la charge, il risque de mesurer la déformation locale de la section du tube avant de mesurer la flèche.

  6. #35
    ABN84

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    pas si les appuis sont l'une rotule et l'autre lineaire
    "Engineering is the art of making what you want from what you get"

  7. #36
    mécano41

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    Citation Envoyé par einstein Voir le message
    pas si les appuis sont l'une rotule et l'autre lineaire
    ??? je ne comprends pas.

    En porte-à-faux : PL3/3EI

    Sur deux appuis libres (je n'ai pas parlé d'encastement) : PL3/48EI

    Il y a bien un rapport de 16.

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  9. #37
    ABN84

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    Il y a bien un rapport de 16
    ma remarque ne concernait pas le rapport, mais le fait que la deformation mesurée serait locale.
    par ailleur, une barre cylindrique en porte a faux, ne peux etre fixée qu'avec une sorte de mandrain. lors de l'essais, il y a risque que plus la charge est importante, plus la frixion l'est aussi. il faudra donc soustraire ces forces de frottement de la contraite mesurée. et comme vous le savez le frottement est une antité dificilement quantifiable.
    "Engineering is the art of making what you want from what you get"

  10. #38
    robur71

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    60 N au bout de ton tube , induisent au niveau de la section d’encastrement une contrainte maximale de moins de 20 MPa , on est bien loin des 1130 MPa qui provoquent la rupture en traction d’un composite unidirectionnel Epoxyde /fibres de carbone ( taux de fibres 60 % ).

    Avec E = 125 GPa , la flèche n’est effectivement pas facilement mesurable….

    Ton système d’essai existe, il suffit de bloquer un axe pour que le bras soit horizontal, et d’accrocher une masse aux deux petites biellettes…

  11. #39
    ABN84

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    on est bien loin des 1130 MPa qui provoquent la rupture
    je suis d'accord. et d'ailleur je n'ai jammais parlé de rupture mais de friction qui engendre une erreur de mesure
    "Engineering is the art of making what you want from what you get"

  12. #40
    mécano41

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    Pour EINSTEIN :

    A partir du post #6, TIBO34 parle de chercher la rigidité du bras et non plus du tube. J'en déduis donc qu'il veut tester un bras complet (et que c'est pour cette raison, entre autres, qu'il souhaite ne pas le casser). Cela veut dire que le tube est déjà encastré dans ses embouts, dans les conditions de service.

    Le test se ferait donc en serrant l'embout dans un système adéquat. Le problème de friction à l'encastrement ne se pose pas. On est dans les conditions réelles qui devraient permettre une comparaison. Simplement, il faut vérifier que l'embout ne glisse pas ni ne se tasse pas (ce que j'ai précisé plus haut) car tout déplacement à cet endroit permet un basculement de l'ensemble qui fausse alors la mesure de la flèche. Une solution serait de rendre le support de comparateur solidaire de l'embout fixe ; on ne mesurerait ainsi que ce que l'on cherche.

    Lorsque je parlais de mesure de déformation, je voulais parler de la déformation locale de la section (son "ovalisation" - c'est une supposition, c'est peut-être négligeable) due à l'application locale d'une force 16 fois plus élevée qu'en porte-à-faux, pour une même flèche théorique. Si c'est bien l'ensemble du bras qui est testé en porte-à-faux, la charge peut être accrochée à l'embout et le problème ne se pose pas. C'est pour ces raisons que je trouve cette solution mieux adaptée

    Pour TIBO 34 :

    En disant que tu considères l'ensemble du bras comme un tube, tu risques d'avoir une erreur importante. Il faut considérer la longueur libre du tube (+ peut-être qq.% à cause de l'incertitude de l'encastrement). En revanche, si tu veux tester une pièce en bois, il faut le faire dans les mêmes conditions pour que cela soit comparable.

    Si tu ne changes que le tube il faut, pour le tester correctement, qu'il comporte les embouts de manière à tester également l'encastrement et ses faiblesses (on peut craindre un tassement par matage du bois). Tu compares ainsi les raideurs des bras dans les mêmes conditions : celles de travail.

    Cordialement. Bon courage

  13. #41
    Simplemind

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    Citation Envoyé par robur71 Voir le message
    on est bien loin des 1130 MPa qui provoquent la rupture en traction d’un composite unidirectionnel Epoxyde /fibres de carbone ( taux de fibres 60 % ).
    [HS]
    Bonjour Robur71

    Ou peut-on obtenir un abaque sur les ruptures d'un composite fibres de carbone. Tu cites 1130 Mpa.
    Peux-tu en dire plus STP !

    On peut créer un autre fil pour ne pas déranger Tibo34

    [end HS]

  14. #42
    Simplemind

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    OK mécano41

    Je pense quand même que la section du carbone du robot est bien inférieur à 60x4 ce qui ne retire rien à la pertinence de ta remarque.

    Que penses-tu des autres points du post

    A+

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  16. #43
    mécano41

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    Citation Envoyé par Simplemind Voir le message
    OK mécano41

    Je pense quand même que la section du carbone du robot est bien inférieur à 60x4 ce qui ne retire rien à la pertinence de ta remarque.

    Que penses-tu des autres points du post

    A+
    Bonjour,

    Pour les dimensions, j'ai repris celles des bras supérieurs, données par TIBO34, bien que l'épaisseur me semble forte pour ce diamètre et cette longueur.

    Pour les autres points, je persiste à dire qu'il faut demander les caractéristiques de base au fabricant du tube ou au concepteur du bras (qui les a peut-être), ce dernier pouvant également indiquer ce qui a été pris comme bases de calcul ; je suppose qu'il a été tenu compte des effets d'un choc lors d'une éventuelle collision (soit par calcul - ouhlàlà! - soit par essai destructif ou non) d'où, peut-être l'explication de ce diamètre et cette épaisseur (encore que...si ce sont les tiges du bas qui tapent...).

    Pour ce qui est des calculs de résistance, je ne pense pas que l'on trouve des abaques et encore moins que l'on puisse faire une analogie avec un quelconque autre matériau. D'après ce que m'avait dit un fabricant (j'ai oublié lequel... c'est vieux !), le calcul est propre à une structure de tube donnée et même pour des tubes intégrant les mêmes composants, mais de dimensions différentes, on est obligé de refaire le calcul. Maintenant, cela a peut-être évolué...

    Cordialement

  17. #44
    tibo34

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    Bonjour.
    Demain après midi nous allons voir fonctionner le robot.

    Je remarque que tout le monde se pose bcp de question (plus que moi) et je vous en remercie.

    Pour l'épaisseur de ce tube on en sera beaucoup plus demain.
    Car pour le calcul nous avons choisi un tube chez structil un peu au hasard (le tube en carbone est fabriqué la bas). le professionel nous avait dis qu'a vu de nez il mesurait 60 a 80 mm de diamètre.
    J'espère demain pouvoir relever toutes les cotes de ce bras afin de le modéliser en CAO et d'en extraire des données.
    Il est vrai que les données (de puis le début de cette discution) de ce problème sont incomplètes mais nous voulions connaitre des avis différents sur ce sujet avant d'aller voir le robot afin de poser des questions pertinentes au professionel.

    Nous en serons plus aussi sur la nature des liaisons encastrement entre les embouts et le tube.
    Merci de vos conseils.

  18. #45
    ABN84

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    bonjour,
    Le test se ferait donc en serrant l'embout dans un système adéquat. Le problème de friction à l'encastrement ne se pose pas
    je te suivrais, si tu me donne un exemple d'un systeme de fixation (reversible) qui n'est pas soumis à la friction (+glissement) lorsque la piece serrée est soumise a une sollicitation mecanique.

    A part ca, je suis d'accord avec toi.
    "Engineering is the art of making what you want from what you get"

  19. #46
    Simplemind

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    Bonsoir Einstein

    pourrais-tu nous éclairer sur ce que tu appelle friction dans le cas précis puisque ce mot peut avoir un autre sens.
    Cette notion est sûrement familière pour Tibo34

    Cordialement

  20. #47
    simbis

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    je me marre en lisant tout ce qui est dit....
    evidemment on peut faire de beaux calculs. On peut aussi realiser un proto d'essai avec des calculs tres rudimentaires et prouver que ça fonctionne avec une petite mise au point, c'est ce que j'ai fait des dizaines (centaines de fois).
    Si vous voulez des solutions pas cheres: feuille de bois roulé contercollé, canne a pèche en fibre de verre, tube dural etc...
    en voyant la photo je pense que le bois est utilisable mais le principal problème ne sera pas le calcul de resistance mais le raccordement du bois sur les parties métalliques ou plastiques du robot.

  21. #48
    tibo34

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    Bonjour Simbis.
    Mon problème est de remplacer ce bras en fibre de carbone par du bois. Je cherche à connaitre un critère du bras existant afin d'avoir un critère de comparaison pour commencer l'étude.( choix matériaux et forme).
    Si tu connais une autre façon de procéder (remplacer le bras par du bois) je t'écoute.

    Pour Simplemind
    Je ne sais pas ce qu'est la notion de friction. Je pense à un glissement qui pourrait fausser les mesures. Mais espérons que Mécano41 nous aide à ce sujet.

    Pour finir, je suis aussi interressé par des abaques sur les composites en fibre de carbone. Si un autre fil se dessine pour ce sujet je veux bien le suivre.
    Merci

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  23. #49
    mécano41

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    Pour EINSTEIN : L'idée était de faire le montage suivant qui, quoi qu'il se passe au niveau de l'attachement (glissement , tassement...), ne prenne en compte que la flèche du tube dans la mesure. C'est possible seulement dans la mesure ou le bras support de comparateur reste de longueur raisonnable (ici 300 mm, ça peut se faire).

    Le glissement éventuel du tube dans l'embout, lui, on ne le maîtrise pas donc on est obligé de faire avec, mais ce n'est pas grave si l'on dit que l'on cherche la raideur du bras complet.

    Cordialement
    Images attachées Images attachées

  24. #50
    simbis

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    Citation Envoyé par tibo34 Voir le message
    Bonjour Simbis.
    Mon problème est de remplacer ce bras en fibre de carbone par du bois. Je cherche à connaitre un critère du bras existant afin d'avoir un critère de comparaison pour commencer l'étude.( choix matériaux et forme).
    Si tu connais une autre façon de procéder (remplacer le bras par du bois) je t'écoute.

    Pour Simplemind
    Je ne sais pas ce qu'est la notion de friction. Je pense à un glissement qui pourrait fausser les mesures. Mais espérons que Mécano41 nous aide à ce sujet.

    Pour finir, je suis aussi interressé par des abaques sur les composites en fibre de carbone. Si un autre fil se dessine pour ce sujet je veux bien le suivre.
    Merci
    les critères sont a considerer avec un peu de recul:
    le premier c'est la précision de positionnement du point d'accrochage de la charge: ici on voit une ventouse , ce qui me fait penser que la précison requise n'est pas extraordinaire (1 ou 2 mm???)
    le deuxième c'est les efforts sur le systeme, compte tenu de la charge ridicule reste a voir les accélérations sur les masses en mouvement mais ça ne doit pas chercher loin .
    le troisieme c'est la propreté du systeme (pharmacie....)

    a mon avis avec quelques calculs tres simples sur les conditions d'accélération extreme, on doit prouver que des bras en bois peuvent être essayés. ensuite il faudra eviter le bois massif qui se déforme en fonction des conditions exterieures. En roue de secours vous ne risquez rien a proposer des bras en alliage léger moins chers dont la qualité est constante et la resitance elevée et bien mieux connue.

  25. #51
    fpignet

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    Bonjour a tous !

    je pense avoir trouvé le bon Forum )

    j'ai décidé de fabriquer une aile volante de 14 m du même genre que celle que j'ai actuellement en bas de page
    http://pignet.frederic.free.fr/vols_2007.htm
    je fais actuellement les calculs et les appros

    afin de vérifier un calcul important qui pourrait me dire SVP quel moment de flexion Maxi en dN/m peu suporter un tube rectangulaire de 160x50 mm constité de carbone UD de 60 % de fibre sur 5mm d'épaisseur dessus dessous ( sur les 50 mm ) et de 1m de carbone Bidirectionel sur les cotés (160 mm )
    l'intérieur est en mousse de 35 Kg/m3 et une cloison en bois ( spruce ) de 5mm ép a l'endoit de l'effort tranchant

    je vérifirai par un essai destructif au sol )

    Par avance MERCI !

    Fred

  26. #52
    fpignet

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    oups
    pour le coté du tube les 160mm c'est 1mm d'épaisseur qu'il faut lire
    si je prends un calcul avec du bois ( spruce ) et que je divise les épaisseurs
    par 10 pour les semelles donc les 50mm c'est bon ???
    car les modules sont entre 10 a 12 fois supérieur pour le carbone non ??
    Merci !
    Fred

  27. #53
    chatelot16

    Re : rigidité d'un tube en carbone

    je n'arrive pas a comprendre sur ta photo de quel tube tu parle

    si c'est le gros tube qui est le levier du moteur oublie le bois : l'assemblage avec l'arbre du moteur prendra toujours du jeu

    si c'est pour le 2 petit tube parralele il ne prenent que de la traction ou compression : il est possible que des baguette de bois plein soit aussi performant qu'un tube de carbone

    par contre je vois un gros bug sur cette machine : trois moteur et trois levier suffiraient : 4 c'est un de trop : c'est bon pour faire des effort a tout casser en cas de mauvaise synchronisation des moteurs

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