STATIQUE DU SOLIDE

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Transcript STATIQUE DU SOLIDE

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M3 - STATIQUE DU SOLIDE


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I – les actions mécaniques

STATIQUE DU SOLIDE
Exercice n°1 :
 Calcul du moment : force x bras de levier

•Expression littéral : MO(F) = ± F x d
•Application numérique : MO(F) = - (100 N x 0,13 m) = -13 N.m

y

 Calcul du moment : produit vectoriel
•Expression littéral : MO(F) = OA ^ F
•Application numérique :
MO(F) = OA ^ F
0,13
0
0

0

^ -100 =
0

0
0
-13 N.m

X


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I – les actions mécaniques

STATIQUE DU SOLIDE
Exercice n°2 :
 Représenter les actions de contact A

2/1

(Fig 1) et B

1/2

(Fig 2)

Action normale au contact
Plan tangent

A

2/1

B
A

1/2

B

y
10°
X

Fig. 1

Echelle : 1mm
5N
A 2/1 = 100 N
B 1/2 = 160 N

Fig. 2


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I – les actions mécaniques

STATIQUE DU SOLIDE
Exercice n°2 :

 Modéliser sous forme de torseur les actions de l’exercice 2

* Dans le repère local (A,XYZ) associé au contact
Y
{TA,2/1}=

A

A

2/1

0 0
YA 0
0 0

Avec YA = A
XYZ

* Dans le repère général (O,xyz)
100°

{TA,2/1}=

A

X

A

xA 0
yA 0
0 0

(le plus courant)

xyz

X+
10°

avec

y
x

Fig. 1

Echelle : 1mm
5N
A 2/1 = 100 N

xA = A cos 100° = -17,4N
yA = A sin 100° = 98,5N


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I – les actions mécaniques

STATIQUE DU SOLIDE
Exercice n°2 :

 Modéliser sous forme de torseur les actions de l’exercice 2
{TB,1/2}=
B
avec

xB
0
0

0
0
0

xB = B

xyz
cos 180° = - B

B

= - 160N

1/2

B

y
Fig. 2

x
Echelle : 1mm
B 1/2 = 160 N

5N


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I – les actions mécaniques

STATIQUE DU SOLIDE
Exercice n°3 :

 Compléter la relation Torseur – Mobilités – Liaison

{TA,1/2}=

X
0
Z

L
M
N

0
TY
0

0
0
0

Glissière d’axe Y

{TA,1/2}=

0
Y
0

L
0
N

TX
0
TZ

0
RY
0

Appui plan de normale Y

{TA,1/2}=

X
0
0

0
0
0

0
TY
TZ

RX
RY
RZ

Ponctuelle de normale X


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I – les actions mécaniques

STATIQUE DU SOLIDE
Exercice n°4 :

 Ecrire le torseur de l’action mécanique en A de 1 sur 2

Liaison Pivot d’axe A z

ddl
A

Torseur

0
0
0

0
0
Rz

2

A

1

xyz

{TA,1/2}=

A

XA
YA
ZA

LA
MA
0

xyz


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I – les actions mécaniques

STATIQUE DU SOLIDE
Exercice n°5 :

 Modéliser les actions mécaniques du poids P et du vérin 4
Données : Diamètre piston 4 : 30 mm
Pression utilisée : 50 bars

P

0
-500daN
0

G

4/5

ML(P 0
0
)
0
70°

{TL, P } =

L
G

4/5

0
0
-500 0
0
0

XG = G cos70°
YG = G sin70°
0

xyz

MG(G4/5) 0

Avec G = p . S = p . P R2
= 50bars . P (1,5cm)2
= 353 daN

0
0

{TG, 4/5 } =

G

121daN
332daN
0

0
0
0

xyz


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I – les actions mécaniques

STATIQUE DU SOLIDE
Exercice n°6 :

 Modéliser les actions mécaniques en B de 2/1 , en O de 4/1 et
en C de 3/1.
Données : Raideur : k = 30 daN/mm
* {TB, 2/1 }=

B
avec

XB
YB
0

longueur libre lo = 10 mm ; EC = 20 mm

0
0
0 xyz

B

2/1

150°

XB = B cos 150°
YB = B sin 150°

X+

XO LO
* {TO, 4/1 }= YO MO
ZO 0 xyz
O
avec

Ddl : Rz

* {TC, 3/1 }=

C
avec

XC = C

XC
0
0

C

3/1

0
0
0 xyz

cos 180° = - C

= -k .DL = -30 .(20-10)= -300daN


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II – le PFS

STATIQUE DU SOLIDE
Exercice n°7 :

 Determiner graphiquement les actions en A, C et D puis vous
vérifierez analytiquement vos résultats (P=2000daN)
D
3
1

C
2

A

30°

x
1350

800

P (20000N)

160

y


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II – le PFS

STATIQUE DU SOLIDE
1°/ Etablir le graphe des actions mécaniques :
D

3
1

C
2
A

3

x
1350

P(Cz)

P (Dz)

2

1

30°

P(Az)
P (20000N)

800

P

(20000N)

160

y


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II – le PFS

STATIQUE DU SOLIDE
2°/ Ordonnancer les isolements :
Méthode :
-On n’isole jamais le bâti
-On isole les systèmes à deux forces

-On isole les systèmes à trois forces en partant de l’effort connu

D1/3

3

P(Cz)

P (Dz)
1

C2/3
C3/2

A1/2

2

P(Az)
P (20000N)


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II – le PFS

STATIQUE DU SOLIDE
3°/ Étude de l’équilibre du tirant 3:
-On isole le tirant 3 :
-On fait le bilan des actions extérieures à 3 :

Forces

Direction + sens

norme

C

2/3

?

?

D

1/3

?

?

-On exprime le Principe Fondamental de la statique à deux forces :
Le tirant 3 soumis à 2 forces est en équilibre ssi :
=> Les 2 forces ont la même direction (ou support)
=> Elles sont de sens opposés (traction ou compression)
=> Elles sont de norme égale
-On en conclut que la direction des forces est la droite CD


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II – le PFS

STATIQUE DU SOLIDE
4°/ Étude de l’équilibre de la potence 2:

-On isole la potence 2 :
-On fait le bilan des actions extérieures à 2 :

Forces

Direction + sens

P

norme
20000 N

C

3/2

DC

?

A

1/2

?

?

-On exprime le Principe Fondamental de la statique à trois forces :
La potence 2 soumis à 3 forces est en équilibre ssi :
=> Elles sont // ou concourantes en un point (I). (car ΣMoment en I = 0)
=> La somme des forces est égale à zéro.
(le dynamique est fermé)

On constate dans le tableau que les forces sont concourantes


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II – le PFS

STATIQUE DU SOLIDE
-On donne les résultats :

P
D
3
1

y

30°

2

A

x
1350

800

P

(20000N)

Direction de P

160

C


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II – le PFS

STATIQUE DU SOLIDE
Vérification analytique de l’équilibre de 2 :
-On isole 2 :

-Bilan des actions extérieures à 2 :

*{TG, P } =

G

0
0
-20000 0
0
0

*{TC, 3/2 } =

C

Xc
Yc
0

0
0
0

*{TA, 1/2 } =

A

XA
YA
0

0
0
0

Sens et norme inconnus
Direction connue

xyz

xyz

avec
XC = C3/2 cos150°
YC = C3/2 sin 150°
avec ddl: Rz

xyz

=>NA=0

et plan sym(xy) =>ZA,LA,MA=0

On constate dans le bilan 3 inconnues : C3/2, XA et YA
On peut résoudre

-On exprime le PFS :

{T(2)/(2)}A = {0}


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II – le PFS

STATIQUE DU SOLIDE

-Changement de centre de réduction des torseurs en A :

*{TG, P } =

0
0
-20000 0
0
-27.106

A

xyz

avec MA = MG + AG ^ P
0
0
0

1350
0
0
^ -20000= 0
0
0
0
-27

+

Xc
Yc
0

*{TC, 3/2 } =

A

0
0
1214.C3/2

.10

6

xyz

avec MA = MC + AC ^ C3/2
0
0
0

*{TA, 1/2 } =

A

+

2150
C3/2 cos150°
160 ^ C3/2 sin150°=
0
0

XA
YA
0

0
0
0

xyz

0
0
1214. C3/2

avec
XC = C3/2 cos150°
YC = C3/2 sin 150°
-Équations d’équilibre :
(1) : XA + C3/2 cos 150°
=0
(2) : YA + C3/2 sin 150° - 20000 = 0
(3) : 1214 . C3/2 – 27.106
=0
- Résultats :
(3) : C 3/2 = 22249 N
(1) : XA = 19268 N
A1/2=21214N
(2) : YA = 8875 N

(Utiliser Pythagore)