Transcript TP ITEC: choix du matériau des bras de portail

TP ITEC: choix du matériau des bras de portail
Evolutions de l’ouvre-portail
modifications
1° version (2007)
2° version (2009)
3° version (2011)
Commande en MLI (vitesse divisée par 2
en approche)
La commande du moteur
Amélioration de la sécurité grâce à une
approche à vitesse réduite
Commande en
tout-ou-rien
Le chargeur de batterie
Meilleure maîtrise de la tension de
sortie
Régulateur à
circuit intégré
LM317
Régulateur de tension à transistors =>
plus précis
20Ah
10Ah
Livré en option
Livré en standard
La capacité de la batterie
Passage de 20Ah à 10Ah
Réduction de coût et de poids tout en
conservant une autonomie suffisante
Jeu_ de photocellules
Conformité à la norme si le portail
donne sur la voie publique
Le système manivelle-bielle
Une forme plus esthétique de la bielle
et un montage en chape de la liaison
bielle-manivelle.
TP ITEC: choix du matériau des bras de portail
Modèle des versions 1 et 2 (Acier)
Modèle de la version 3
(Alliage d’aluminium)
Problématique :
Quelles contraintes ont poussé le fabricant à choisir un
matériau tel que l’aluminium pour ses nouveaux bras de
portail ?
TP ITEC: choix du matériau des bras de portail
1.2. Dimension design d’un produit
Connaissances
visées
2.1. Influence du principe de réalisation et du matériau
choisi
2.2. Simulation mécanique
3.1. Principes de transformation de la matière
Prérequis
Comportement du solide indéformable (statique) et du
solide déformable (r.d.m.)
Matériaux et procédés de mise en œuvre
Ouvre-portail
Prise en main de SW Simulation et CES edupack
Ordinateur
Matériel
Environnement Documentaire
Dossier technique du système
SolidWorks et le module de simulation
Logiciels
CES edupack
TP ITEC: choix du matériau des bras de portail
Démarche de reconception : relation produit-procédé-matériau
Produit
Evolution du design :
nécessité de s’aligner sur
la concurrence, qui gagne
des parts de marché.
Procédé
L’évolution des formes impose le
procédé de moulage.
Matériau
Les critères de choix que nous retiendrons sont :
•Résistance mécanique du bras aux efforts
Choix de formes plus
techniques et plus douces
en réponse au besoin
(implicite) des utilisateurs.
•Utilisation en extérieur
•Matériau compatible avec le procédé de mise en œuvre
•Coût
•Choix d’un matériau recyclable
TP ITEC: choix du matériau des bras de portail
Déroulement de l’étude
A – Limite élastique requise du matériau
• Effort maxi sur le bras grâce au capteur d’effort
• Etude des contraintes avec SW
B – Choix du matériau en fonction de tous les critères
• logiciel CES Edupack
C - Conclusion
TP ITEC: choix du matériau des bras de portail
A – Limite élastique requise du matériau
• Effort maxi sur le bras grâce au capteur d’effort
L’effort maxi est trouvé en phase de
verrouillage ;
sur l’oscilloscope on obtient 4 divisions de
100mV (1mV1 N), ce qui correspond à un
effort de 400N
TP ITEC: choix du matériau des bras de portail
A – Limite élastique requise du matériau
•Etude des contraintes avec SW
A
L’étude de l’équilibre du bras montre qu’il est
soumis à deux forces, ces deux forces sont donc
portées par la même droite support (AB)
FA
B
FB
Les paramètres de simulation ont
déjà été partiellement renseignés.
Compléter le chargement externe,
autrement dit la force de 400N,
appliquée en B, de direction (BA).
TP ITEC: choix du matériau des bras de portail
A – Limite élastique requise du matériau
•Etude des contraintes avec SW
Contrainte maxi
Elle se situe autour de 30 MPa
(dans des zones de concentration
de contraintes).
Limite élastique du matériau
retenu pour fabriquer le bras, avec
un coefficient de sécurité de 3 ?
3 * 30 = 90 MPa.
TP ITEC: choix du matériau des bras de portail
B – Choix du matériau en fonction de tous les critères
• logiciel CES Edupack
Critères retenus pour le choix du matériau du bras :
Résistance mécanique du bras aux efforts : limite élastique minimum : 90 MPa
Résistance à une utilisation en extérieur :
Résistance à l’eau : excellente
Résistance au sel : acceptable
Résistance aux radiations UV : excellente
Matériau compatible avec le procédé de mise en œuvre : moulage
Coût : idéalement minimal
Environnement : choix d’un matériau recyclable
TP ITEC: choix du matériau des bras de portail
Première étape : choix du type de graphique souhaité
Les familles de matériaux,
en fonction du prix
1
et de la limite élastique
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Deuxième étape : choix du procédé : moulage (casting)
2
Sont éliminés des résultats tous
les matériaux incompatibles
avec le procédé
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Troisième étape : autres restrictions ou contraintes
3
Sont éliminés des résultats tous
les matériaux incompatibles
avec les contraintes imposées
TP ITEC: choix du matériau des bras de portail
Résultats de la requête : étain, alliages d’aluminium ou de zinc
Tin (étain)
Aluminium
Limite de
prix
Zinc
90 MPa
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Contrainte supplémentaire: matériau issu d’une filière de recyclage
Limite de
prix
Alliages possibles :
ALUMINIUM
90 MPa
TP ITEC: choix du matériau des bras de portail
Conclusion
Comment choisir un alliage d’aluminium parmi ceux proposés?
S’adresser directement au fondeur, qui est un spécialiste.
Pour résumer, quels sont d’après vous les principaux critères
justifiant l’utilisation d’un alliage d’aluminium ?
•La facilité de mise en forme par moulage, pour obtenir le design
souhaité.
•La résistance au milieu extérieur (oxydation) (aluminium très utilisé
pour les fenêtres, volets…)
•L’image favorable auprès du public, due à sa réputation de matériau
recyclable.
Des arguments qui vont pousser le concepteur à accepter un léger
surcoût…
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FIN