Pour les ingénieurs: interprétation module de flexion
En surfant sur internet, je suis tombé un peu par hasard sur ce produit:
www.tubecarbone.com[...]mm.html
Les specs donnent un module de flexion de 120 GPa. Je voudrais comprendre comment interpréter ce chiffre. Mettons que je place une barre de 1m bien fixée aux deux extrémités. Si j’exerce un poids au milieu de la barre, quel est le poids que la barre peut encaisser?
C’est juste à titre de curiosité personnelle. Pas d’application immédiate.
Merci d’avance,
François
Bonjour a tous ,
heuu ,
moi j'ai une application :
je suis en train de refaire mon systeme de safran ,
quel module de flexion faut-il pour la barre ,
longueur 1.20 m effort ,exactement je ne sais pas ! ,
on va dire max 15 /20 kg
mais je voudrais une bonne rigidité pour avoir un toucher de barre non élastique
diamètre mini ?
donc la réponse m'interesse , merci aux spécialistes !
@paddy tu te plantes dans ton approche.
Le jour ou tu tombes sur ta barre l'effort c'est combien ? Acceptes tu que ça casse ou pas ?
Le jour ou une écoute s'accroche sur ta barre l'effort c'est combien ? acceptes tu que ça casse ou pas ?
Comment ta barre est fixé sur la tête, etc ..., etc ...
j'accepte que la barre casse = fusible , parce que je ne veux pas casser la tete de safran
et j'ai une barre de secours
Un outil de calcul.
Dans ton cas, considère une poutre encastrée à une extrémité.
jean.lamaison.free.fr[...]on.html
Effort max sur la barre......tout dépend du bateau, mais par une mer peu agitée à agitée, l'effort peut monter à pas loin de 70 kg.....sur un bateau de 8m avec une section de barre de 5 X 8 = 45cm² parfois je me suis posé des questions en naviguant......quelle direction prendre pour soulager la barre....
wikipédia dit
1Gpa = 10 kbar
Donc
120GPa =1200 Kbar
Et la conversion donne
1200Kbar = 1223659 kg/ cm² donc 1223 tonnes par cm²
Bonc je vais regarder les spectre parce que là c'est énorme.
c'est un trimaran Farrier 8 m , et je n'ai jamais eu d'efforts sur la barre ,
même pas assez , trop neutre !
Une donnée importante:
Encastrée aux deux extrémités, ou à une seule avec appui à l'autre et enfin en appui aux deux extrémités.
La forme que prend la barre est à chaque fois différente.
J’ai bien précisé en ce qui concerne ma question: encastrée aux deux extrémités.
Ce dont tu parles est le module de young.
Cela correspond a la valeur qu'il faudrait pour doubler la longueur de l'échantillon en traction - c'est une valeur théorique - un tube carbone casserait avant.
Cette valeur n'est que le reflet du comportement mécanique de la matière employé en traction.
Ce module doit être employé conjointement avec l'inertie du profil utilisé pour calculer la déformé a l'aide des formules de flexion de poutres.
Dans le cas que tu évoques on est sur une flexion 3 appuis
la déformé f vaut
f = - (FL^3)/48EI
si tu es sur du bi encastré et charge réparti c'est f = -(FL^4)/384EI
avec F : la force exercée ponctuellement en milieu d poutre
L : la portée
E = 120 Gpa
I = inertie (moment quadratique) du tube employé.
l'ensemble exprimé en unité du système SI : M, N, Pa et m^4
Pour un tube creux
I x = I y (normal c'est symétrique un tube)
Ix = Pi (D^4-d^4) /64
Avec D diamètre externe et d diamètre interne.
edit : l'affichage des exposants déconnent sur mon ordi les termes après l'exposant s'affiche avec l'exposant au lieu de revenir sur la ligne de base- je ne sais pas si vous avez le même affichage sur votre navigateur.
Dans la formule il faut comprendre la somme D à la puissance 4 - d à la puissance 4 multiplié par Pi (3,1416) l'ensemble divisé par 64
Bonjour
Comme ça
Ix = Pi (D^4 - d^4 ) /64
Edit apparemment un espace annule la mise en expo.
tiens un tube creux ,et le tube plein ? c'est quoi ???:-)))
alain
ici :
www.tubecarbone.com[...]/fr/
mais quoi prendre ?
le module de flexion ou module de Young une mesure intrinséque de rigidité
sinon la formule de flexion entre 2 appuis
Mf= F.L/8 F:l'effort L la distance entre les deux appui
Contrainte = Mt/I I = l'inertie
a priori 120Gpa ce n'est pas tres tres rigide
Je ne sais pas ce qu'on appelle le module de flexion, pour moi le module d'young c'est le module d'élasticité. En l'occurrence ici on est à un peu plus de la moitié de celui d'un acier de base.
@Zef29,
120 Gpa pour une structure composite carbone c'est courant
E du carbone "standard" c'est de l'ordre de 250 Gpa
E du liant (EPoxy) c'est 3 ou 4 Gpa.
Rien d'étonnant à ce que le mixte des deux, plus l'orientation des fibres (toutes ne sont pas dans le sens de l'effort) donne un composite vers 120 Gpa.
En effet les acier sont vers 200 Gpa.
Ne pas oublier que la densité de ce composite sera 4 à 5 fois moindre que celle de l'acier.
Ce qui revient a dire qu'avec un dimensionnement visant une déformation comparable pour une même pièce produite dans un cas en acier, dans l'autre. avec ce composite.
La pièce composite serait plus de 2 fois plus légère.
Il existe aussi du carbone Haut module a plus de 600 Gpa.
A titre de comparaison, le E de l'aluminium c'est moins de 70 Gpa.
OK, je ne commentais pas, c'était juste une comparaison,je ne connais pas les composites (juste quelques vagues notions de cours aujourd'hui très lointains...)
Je pense qu'on peut faire des choses merveilleuses avec ces matériaux, mais leur anisotropie implique forcément une ingénierie solide derrière.
suite a mon message quelqu'un a mi un negatif , il serait bien d'expliquer pourquoi celà permet d'avancer ,et je peux tres tres bien avoir fait une erreur ou raconter une betise ..mais laquelle?
Salut Calypso, ce n'est pas moi qui t'ai "négativé", mais néanmoins dans ce que tu as écrit je n'ai jamais entendu appeler le E "module de flexion", mais "module d'élasticité", puisque cette grandeur caractérise bien cette propriété quelle que soit la sollicitation (torsion, traction ou flexion)
d'accord avec toi , "module de flexion" est a mon avis una appellation plutot commerciale que scientifique ..c'est simplement de module Young
Bonjour, la question posée "quel est le poids que la barre peut encaisser?" ne trouve pas sa réponse dans un module d'élasticité.
Quand tu exerces une contrainte sur une pièce, celle-ci se déforme. Jusqu'à un certain niveau de contrainte, lorsqu'on relâche, la pièce revient à sa position initiale, au delà elle se déforme de façon durable, encore au delà elle casse.
La limite élastique caractérise cette contrainte (effort/surface) où on quitte le domaine élastique pour entrer dans le domaine plastique. C'est cette valeur, à laquelle on applique généralement un coefficient de sécurité, qui permet de répondre à ta question. Le module dont tu parle permettra, dans le domaine élastique, de déterminer la déformation par rapport à la contrainte exercée.
Cordialement.
Tout à fait.
Cependant, à iso-contrainte, on aura une plus ou moins grande flèche, et souvent une flèche importante fait peur, et selon l'usage ça peut être inadapté (imaginons une barre franche très souple, même si elle ne casse pas....ce ne sera pas le pied!)
Oui, c’est ce que j’ai compris en lisant ce fil. Mais il doit tout de même y avoir une réponse relativement simple à ma question relativement simple, non? Une barre en carbone de 1m de long avec un diamètre de 1cm, attachée au deux bouts, une force exercée pile poile au milieu, à quelle force casse-t-elle?
d'accord avec toi , "module de flexion" est a mon avis una appellation plutot commerciale que scientifique ..c'est simplement de module Young
Numanwan :dans les caracteristiques de la barre il manque la grandeur de la resistance elastique et celle de rupture le module de flexion donné n'apporte rien dans la question que du pose .
voir les formules que j'ai ecrite plus haut
on calcule la "contrainte" exprimé en KG/mm2 et on compare avec les resistance elastique et de rupture ..
exemple si on a Re = 30kg/mm2 et si on trouve une contrainte superieure ça ne marche pas la barre va de deformer en fonction de son Inertie donc de sa section
Absolument d'accord avec ça, on n'a pas les éléments (mais remplace tes kg par des daN...ça fait plus moderne, sinon je te mets un "-1"...)
oui tu as raison , mais c'est plus parlant et l'on voie partout les Re ou Rr exprimée en kg ..masse en kg ,force de daN
François,
la rupture n'est pas la chose la plus simple a approcher.
Normalement dans le dimensionnement on se donne une flèche à respecter 1/500 ...1/300 admettons 1/100 pour toi
si tu appliques les formules données tu trouveras environ 28 N pour 1 cm de flèche sur un rond de 1 cm de diametre a 120 Gpa sur 1 mètre de portée.
A titre professionnel (pour de l'outillage) j'ai utilisé ce tube en diamètre 80.
A mon avis, tu peux les appeler (voir en bas de page du site)
MATEDUC Composites, ZA des plantes 79330 Ste Gemme - France
Contactez-nous : 05.49.66.25.94
E-mail : mateduc-composite@orange.fr
En utilisant le logiciel de RDM 7 avec les hypothèses suivantes:
tube carbone époxy
diamètre extérieur 47.6 mm
ep 1.9 mm
longueur totale de la barre 1200 mm
distance entre les points d'encastrement 300 mm
effort applique en bout de barre 15 daN
Module d'Young 110 000 Mpa
La flexion de la barre est de 6mm
sa contrainte est de 45 Mpa
Mais Numawan a précisé dans son premier post que les extrémité sont fixes, donc encastrées.
Ce n'est pas un cantilever.
Je vois qu'il y a pas mal de gens qui semblent complétement ignorer ce qu'est un matériau composite.
C'est un truc qui est TRES LOIN d'avoir les mêmes propriétés mécaniques dans toutes les directions.
Déjà, pour parler de module d'élasticité, il faudrait qu'il ait un comportement élastique, et linéaire. Ce qui n'est pas gagné, contrairement aux métaux usuels.
Et donc le mode d'élasticité [module d'Young], c'est le module d'élasticité sur un test en traction.
Le module de flexion [flexural modulus en anglais], c'est le module d'élasticité mesuré sur un test en flexion. Et, non, ce n'est pas le même que le module d'élasticité en traction, car les matériaux composites n'ont pas les mêmes propriétés dans toutes les directions [ ni même si le sens change].
Par exemple, une poutre composite en compression va avoir des phénomènes de micro flambage des fibres, qui n'ont strictement rien à voir avec ce qui peut se passer dans un métal.
La rupture d'une poutre en composite, c'est assez complexe à calculer, car le destructions sera plus due à un problème de délaminage avant un problème de rupture de fibres.
Sinon Boeing ne se serait pas planté dans ses tests de certifications : www.cnbc.com[...]st.html
Airbus non plus (pour ne pas faire de jaloux) : www.flightglobal.com[...]article