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Calcul d'un assemblage boulonné rigide avec Ansys Mechanical

Ensemble déformé

Je propose ici de vérifier la tenue mécanique d'un assemblage mécanique par un calcul par éléments finis en coques avec le logiciel Ansys Mechanical.
Cet assemblage n'est pas un assemblage standard. Il ne peut pas être vérifié avec Robot Structural Analysis par exemple à ma connaissance.

Géométrie

Une poutre IPE 200 reprend les charges de cisaillement et de flexion d'une solive. Voici le dessin dont je me suis inspiré pour construire le modèle :

Modèle

Voici la modélisation géométrique dans Space Claim :

Space Claim

ou bien dans Ansys Mechanical :

Ansys Mechanical

Maillage

Vue sans / avec l'épaisseur des éléments coques :

Maillage
maillage épais

Modèle physique

Acier élastique linéaire. Il s'agit ici d'un calcul statique non linéaire (l’analyse non linéaire consiste à appliquer les charges de façon incrémentale).
Le temps de calcul est de 3 min.

Epaisseurs de calcul en mm

Les tolérances de fabrication des tôles sont supposées négligeables ici. Les épaisseurs sont harmonisées ici pour simplifier. On pourrait considérer que les poutres sont des profilés reconstitués soudés (PRS).

épaisseurs de calcul

Conditions aux limites

Je choisis arbitrairement d'encastrer la section de l'IPE 200 de part et d'autre. Cela peut évidemment influencer le résultat. Pour autant étant donné mes capacités de maillage sur cette version je m'en tiens à cette hypothèse.

Contacts

Les tôles en contact plan / plan sont modélisées généralement avec frottement (mu = 0.3).

Chargement

500 daN en cisaillement et 100 daN.m en flexion

charge cisaillement
charge flexion

Déformations

La déformation maximale est de 0.4 mm. Elle est acceptable.

déformation

Contraintes

La contrainte de Von Mises maximale est de 170 MPa. Elle est nettement inférieure à la limite élastique de l'acier S235.

contrainte

Les contraintes dans les 30 boulons M10 sont au maximum de 104 MPa. Elle est nettement inférieure à la limite élastique d'un boulon classe 8.8 (640 MPa).

contrainte boulons

Ceci conclut cet article. J'espère avoir piqué votre curiosité.
Vos commentaires, questions ou conseils sont les bienvenus.

Article rédigé par blackhole, Ingénieur calcul

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