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Cours de Mécanique Cours de Technologie de Construction Mécanique S. FOURNIER (

Cours de Mécanique Cours de Technologie de Construction Mécanique S. FOURNIER (IUT GMP Alençon) 1/48 Mécanique du solide 1. Objectifs du module de formation La mécanique du solide est utilisée dans les domaines de la conception et de la production de produits. Elle permet d’étudier des produits existants, de les optimiser, de les produire. L’objectif de la formation est de pouvoir atteindre la performance par l’analyse, le dialogue et le partage des compétences. Le cours d’initiation à la mécanique du solide a pour objectif principal de familiariser les étudiants au langage et aux principes de base de la mécanique. Il doit permettre d’acquérir des connaissances de base afin de comprendre les termes mécaniques utilisés dans les entreprises et les bureaux d’études, d’analyser par une approche mécanique les mécanismes utilisés dans les entreprises dans lesquelles ils travailleront. Sont traités en priorité la statique et la cinématique. La dynamique est abordée en fin de cours. Ne sont pas traités dans ce cours : la conservation de quantité de mouvement, les chocs… Ce cours ne constitue qu’une approche de la mécanique, des approfondissements seront nécessaires pour les techniciens ou ingénieurs devant la pratiquer au quotidien. Pour suivre les enseignements il est nécessaire que les étudiants aient suivi une formation à la lecture des dessins techniques et à la technologie mécanique ainsi qu’aux grands principes de transmission de puissance. Le présent polycopié est un document d’accompagnement venant compléter les notions abordées en cours et TD. Cours de Mécanique Cours de Technologie de Construction Mécanique S. FOURNIER (IUT GMP Alençon) 2/48 Il comporte des parties qui seront détaillées en cours ainsi que des documents techniques permettant d’approfondir les notions technologiques de base. 2. OBJECTIFS et DEROULEMENT d’une ETUDE MECANIQUE Une étude mécanique nécessite des compétences, du temps et des moyens. Dans la vie professionnelle, ces trois éléments n’étant pas extensibles, aucune étude ne sera faite sans un objectif précis. L’étude mécanique comporte toujours 4 étapes : 1. La problématique et la définition des objectifs (ce que l’on cherche à vérifier, à obtenir : optimisation, analyse suite à un dysfonctionnement, conception…), 2. Les hypothèses et la modélisation concernant: a. La limite géométrique de l’étude, le comportement de la pièce ou du mécanisme concerné par l’étude (statique, en mouvement…) b. les données concernant les liens entre la pièce et son environnement (efforts, liaisons…) c. la simplification du réel en modèle mécanique exploitable d. les outils utilisables et celui retenu* (statique… retenu : statique graphique) 3. Résolution du problème à l’aide de l’outil retenu en respectant ses règles d’utilisation. 4. L’analyse des résultats vis à vis des objectifs initiaux qui doit aboutir sur une validation, une modification ou un complément d’analyse argumentés. Chaque étude doit donner lieu à un rapport dont une forme est proposée ci-après. *Il est inutile par exemple d’utiliser un outil complexe (solveur numérique ou torseur) pour étudier un solide en équilibre sous l’action de trois forces coplanaires. Il faut en premier Schématiser à partir d’hypothèses de modélisation Modèle Mécanisme et objectifs de l’étude. (assemblage physique de pièces et de sous- ensembles) Modèle d’étude (langage propre) Représentation « simplifiée » du réel en vue de son étude) Réel Schématisation (simplification, dégradation du cas réel, langage de communication) Résolution Mécanique (avec ou sans traitement mathématique) et collecte des résultats Analyse des résultats pour aboutir à une validation ou une modification du mécanisme. Cours de Mécanique Cours de Technologie de Construction Mécanique S. FOURNIER (IUT GMP Alençon) 3/48 3. Rapport d’étude mécanique. 3.1. Problématique 3.1.1. Description du mécanisme (quelques lignes et des schémas à main levée) 3.1.2. Origine de l’étude Pré-étude (estimation de premier niveau), Etude de conception à partir d’un squelette, d’une modélisation 3D. Optimisation, Vérification après mise en forme d’une conception, Vérification suite à une rupture ou mauvais fonctionnement, Dimensionnement d’un organe moteur ou de liaison en tenant compte d’un coefficient de sécurité. 3.1.3. Objectif : A déterminer : Caractéristiques cinématiques ( ), Efforts dans une liaison en statique, en dynamique, influences des conditions d’utilisation (paramètres à définir) Coefficient de sécurité pour une pièce,….. 3.2. Hypothèses et modélisation : 3.2.1. Paramètres Paramètres : type Nom et description Connu (oui-non) Valeur (avec pourcentage d’erreur) Actions extérieures Liaison (nature) Liaison (jeux) Masses Cinématiques d’entrée Dimensions 3.2.2. Outil de résolution envisageable : Résolution manuelle sans prise en compte des masses. Résolution manuelle avec prise en compte des masses et simplification des volumes. Résolution numérique avec prise en compte des masses mais sans jeu dans les liaisons. Résolution numérique avec prise en compte des masses avec jeux dans les liaisons. Statique, Cinématique, Dynamique… 3.2.3. Outil de résolution retenu : 3.2.4. Schéma cinématique (avec nature des liaisons et éléments caractéristiques). 3.3. Rapport des résultats obtenus par la résolution. Rappel du modèle : 3.3.1. Représentation du modèle : 3.3.2. Données d’entrée (actions, vitesses et accélérations, positions, autres paramètres (tps et pas de simulation….). 3.3.3. Résultats avec légendes et commentaires. (en particulier pour les courbes…) 3.4. Analyse des résultats en regard des objectifs initiaux. Caractéristiques qui devaient être déterminées par l’étude Valeur obtenue Précision estimée du résultat Conclusion (objectif atteint, objectif non atteint et perspective) Cours de Mécanique Cours de Technologie de Construction Mécanique S. FOURNIER (IUT GMP Alençon) 4/48 4. INTRODUCTION A LA SCHEMATISATION 4.1. Exemple : L’attacheur de végétation AP25 La modélisation est nécessaire pour communiquer, expliquer le fonctionnement, proposer des améliorations ! Ou pour vérifier les caractéristiques mécaniques vitesse de dévidage du fil ! accélération des pièces en rotation ! débattement des pièces en mouvement …! Les efforts transmis par les liaisons ! Les contraintes supportées par les pièces ! Il faut Schématiser à partir d’hypothèses de modélisation. Un mécanisme est l'association de plusieurs pièces liées entre elles par des contacts physiques qui les rendent totalement ou partiellement solidaires, selon qu'ils autorisent ou non des mouvements relatifs. La liaison mécanique est le modèle utilisé pour décrire cette relation dont la considération est primordiale dans l'étude des mécanismes. Elle emploie des représentations mathématiques qui diffèrent suivant qu'on l'aborde sous l'aspect cinématique (étude des mouvements ou guidages) ou sous l'aspect statique (étude de la transmission d'efforts). La notion de liaison mécanique se définit plus généralement entre groupes de pièces, appelés classes d'équivalence contenant respectivement des pièces entièrement solidaires. A partir de l'analyse des surfaces de contact entre deux solides, et en considérant des surfaces usuelles, on établit une nomenclature proposant 12 liaisons normalisées depuis la liaison nulle qui n'a aucun effet jusqu'à la liaison complète qui solidarise les deux pièces. La nature des liaisons est fonction des formes des sufaces de jonction entre pièces ou ensembles et des jeux fonctionnels. Fil de maintien de la végétation sur son support. AP 25 Cours de Mécanique Cours de Technologie de Construction Mécanique S. FOURNIER (IUT GMP Alençon) 5/48 Pour communiquer Le cycle de fonctionnement se décompose en 4 étapes : Chaque étape est réalisée par une chaîne cinématique spécifique : 1- la fermeture du crochet 2- le dévidage du fil 3- le découpage du fil 4- le torsadage du fil F Cours de Mécanique Cours de Technologie de Construction Mécanique S. FOURNIER (IUT GMP Alençon) 6/48 4.2. Liaisons normalisées Les schémas cinématiques montrent les possibilités de mouvements relatifs entre des solides ou ensembles de solides cinématiquement liés. Ces schémas sont réalisés à l'aide de symboles graphiques qui modélisent les liaisons cinématiques entre les solides ou ensembles. Une liaison cinématique entre deux solides est caractérisée par les degrés de liberté qu'elle autorise. À un degré de liberté correspond la possibilité d'un mouvement de rotation ou de translation entre deux solides ou ensembles . A un blocage correspond la possibilité de transmettre en effort ou un couple (blocage en rotation) Un solide qui n'a aucune liaison possède six degrés de liberté : 3 trois degrés de liberté en translation et 3 trois degrés de liberté en rotation. Mvts autorisés Vitesses de O1/2 dans le repère R Efforts transmissibles de 1 sur 2 écrits en O .ωx 1/2 = 0 Fx 1/2= X1/2 .ωy 1/2 = 0 Fy 1/2= Y1/2 .ωz 1/2 = 0 Fz 1/2= Z1/2 .Vx 1/2 = 0 Mtx 1/2= L1/2 . Vy 1/2 = 0 Mty 1/2= M1/2 . Vz 1/2 = 0 Mtz1/2 = N1/2 .ωx 1/2 = 0 Fx 1/2= 0 .ωy 1/2 = 0 Fy 1/2= Y1/2 .ωz 1/2 = 0 Fz 1/2= Z1/2 .Vx 1/2 = U Mtx 1/2= L1/2 . Vy 1/2 = 0 Mty 1/2= M1/2 Glissière d’axe X . Vz 1/2 = 0 Mtz1/2 = N1/2 Cours de Mécanique Cours de Technologie de Construction Mécanique S. FOURNIER (IUT GMP Alençon) 7/48 .ω ω ω ωx 1/2 = α α α α Fx 1/2= X1/2 .ωy 1/2 = 0 Fy 1/2= Y1/2 .ωz 1/2 = 0 Fz 1/2= Z1/2 .Vx 1/2 = 0 Mtx 1/2= 0 . Vy 1/2 = 0 Mty 1/2= M1/2 Pivot d’axe O X . Vz 1/2 = 0 Mtz1/2 = N1/2 . ω ω ω ωx 1/2 = α α α α Fx 1/2= 0 .ωy 1/2 = 0 Fy 1/2= uploads/Management/ intranet-meca-lp-fichiers-pdf-meca-poly-meca-sf-09-10.pdf