TP SolidWorks - Simulation de Traction et Compression

Étape 1 : Création de la Pièce

Dans cette première étape, nous allons créer la pièce de base dans SolidWorks avant de passer aux simulations de traction et de compression.

  1. Lancer SolidWorks.
  2. Créer une nouvelle pièce :
    - Allez dans "Fichier" > "Nouveau" > "Pièce".
  3. Esquisser un cercle :
    - Sélectionnez l'icône "Esquisse" et choisissez le plan de travail.
    - Utilisez l'outil "Cercle" pour esquisser un cercle de 20 mm de diamètre.
  4. Extruder la matière :
    - Sélectionnez l'icône "Extrusion" et définissez une extrusion de 100 mm en utilisant le cercle esquissé.
  5. Consultez la vidéo démonstrative pour visualiser ces étapes en action :

Étape 2 : Simulation de Traction

Dans cette seconde partie, nous allons effectuer une simulation de traction sur la pièce que nous venons de créer en utilisant SolidWorks.

  1. Ouvrez la pièce que vous avez créée précédemment.
  2. Sélectionnez la face où vous souhaitez appliquer la force de traction : <!-- Cliquez sur "Études" > "Simulation" > "Nouvelle étude". --> <!-- Sélectionnez "Étude statique" comme type d'étude. --> <!-- Appliquez les conditions de fixation ou de support appropriées. -->
  3. Appliquez une force de traction : <!-- Dans la fenêtre "Force/Contrainte" ou "Charge", spécifiez la valeur de la force (en Newtons) et la direction. -->
  4. Définissez les conditions de fixation ou de support appropriées : <!-- Choisissez les points d'appui ou de fixation nécessaires. -->
  5. Configurez les paramètres de la simulation de traction, y compris les matériaux et les contraintes : <!-- Spécifiez le matériau de la pièce et ses propriétés mécaniques (module d'élasticité, limite élastique, etc.). --> <!-- Configurez d'autres paramètres de simulation tels que la précision du maillage. -->
  6. Lancez la simulation de traction : <!-- Cliquez sur "Calculer" ou "Lancer la simulation". -->
  7. Analysez les résultats : <!-- Consultez les contraintes, les déformations et les résultats de la simulation pour évaluer la réponse de la pièce à la traction. -->
  8. Consultez la vidéo démonstrative pour visualiser ces étapes pour la simulation sur solidworks:

Calculs Théoriques pour l'Étude de Traction

Pour une pièce en acier avec les caractéristiques suivantes :

Calculons la contrainte (σ) et le déplacement (allongement ΔL) pour la traction :

Les calculs théoriques donnent une contrainte d'environ 6.37 N/mm² et un déplacement d'environ 0.00303 mm pour cette simulation de traction.

Comparaison avec les Résultats de la Simulation

La simulation présente des contraintes maximales et minimales en différents points de la pièce. Pour obtenir une valeur représentative, nous utilisons souvent la contrainte de Von Mises. Cela permet de prendre en compte la combinaison des contraintes principales et de donner une valeur unique qui est utile pour évaluer la rupture du matériau.

Comparons maintenant les résultats de la simulation avec les calculs théoriques :

En utilisant la contrainte de Von Mises, nous pouvons évaluer si la pièce est susceptible de se rompre en fonction de la combinaison de contraintes. Une valeur de Von Mises inférieure à la limite d'élasticité de l'acier indique que la pièce ne devrait pas se rompre sous la charge de traction donnée.

Calcul de la Contrainte Maximale, de la Contrainte à la Rupture et du Coefficient de Sécurité

Pour calculer la résistance d'un axe en acier aux charges de traction, nous allons utiliser les caractéristiques du matériau fournies par SolidWorks :

1. Contrainte Maximale (σ_max) : 

        σ_max = Force (F) / Section Transversale (A)
        Section Transversale (A) = π * (D/2)^2
        A = π * (10 mm)^2 ≈ 314.16 mm²
        σ_max = σ_limite * (A / 1 mm²)
        σ_max ≈ 732.8256 N/mm² * 314.16 mm² ≈ 23028.56 N

2. Contrainte à la Rupture (σ_rupture) : 

        σ_rupture = σ_limite
        σ_rupture ≈ 732.8256 N/mm²

3. Coefficient de Sécurité (n) : 

        n = σ_rupture / σ_max
        n ≈ 732.8256 N/mm² / 23028.56 N ≈ 0.0318

Les calculs montrent que la contrainte maximale est d'environ 23028.56 N, la contrainte à la rupture est d'environ 732.8256 N/mm², et le coefficient de sécurité est d'environ 0.0318. Cela signifie que la charge de travail est bien en deçà de la contrainte à la rupture, ce qui est considéré comme sûr. Vous pouvez choisir un coefficient de sécurité plus élevé si vous souhaitez une marge de sécurité plus grande, mais cela augmentera la taille de la pièce nécessaire pour supporter la charge de travail.

Étape 3 : Simulation de Compression

Dans cette troisième partie, nous allons effectuer une simulation de compression sur la même pièce que nous avons créée en utilisant SolidWorks.

  1. Ouvrez la pièce que vous avez créée précédemment.
  2. Sélectionnez la face où vous souhaitez appliquer la force de compression : <!-- Cliquez sur "Études" > "Simulation" > "Nouvelle étude". --> <!-- Sélectionnez "Étude statique" comme type d'étude. --> <!-- Appliquez les conditions de fixation ou de support appropriées. -->
  3. Appliquez une force de compression : <!-- Dans la fenêtre "Force/Contrainte" ou "Charge", spécifiez la valeur de la force (en Newtons) et la direction de la compression. -->
  4. Définissez les conditions de fixation ou de support appropriées : <!-- Choisissez les points d'appui ou de fixation nécessaires. -->
  5. Configurez les paramètres de la simulation de compression, y compris les matériaux et les contraintes : <!-- Spécifiez le matériau de la pièce et ses propriétés mécaniques (module d'élasticité, limite élastique, etc.). --> <!-- Configurez d'autres paramètres de simulation tels que la précision du maillage. -->
  6. Lancez la simulation de compression : <!-- Cliquez sur "Calculer" ou "Lancer la simulation". -->
  7. Analysez les résultats : <!-- Consultez les contraintes, les déformations et les résultats de la simulation pour évaluer la réponse de la pièce à la compression. -->