Soutenance mémoire
L’évolution technologique considérable et accélérée des dernières décennies ne surprend plus. Cette évolution continue, aiguillonnée par la forte compétitivité entre pays et par de nouvelles crises : source d’énergie, maladie, … Il faut affirmer que la technologie, produit de l’intelligence et du travail des hommes, doit devenir champs d’observation, d’étude, de réflexion, et de formation des jeunes. Mais on constate aujourd’hui que sous la pression du progrès technique, on enseigne les constructions et procédés compliqués alors que certains aspects des matériaux utilisés restent encore bien obscurs.
Ainsi, l‘enseignement doit faire place à la fois aux techniques classiques qui demeurent la base qu’il faut parfaitement connaître, et aux techniques et méthodes plus récentes. En matière de technologie, « enseigner » : c’est choisir, discerner ce qui est immédiatement utilisable, mais aussi ce qui peut ouvrir des horizons, indiquer des voies probables d’évolution, préparer l’acquisition de connaissances complémentaires.
Une poutre en RDM
Propriétés du matériau
Celui-ci est supposé homogène, et isotrope c’est à dire qu’en chacun de ses points et dans toutes les directions autours de ces derniers, il a les mêmes propriétés mécaniques. En réalité, les matériaux utilisés en construction mécanique ne sont pas parfaitement homogènes (la fonte ordinaire par exemple) et isotropes. C’est l’une des raisons pour lesquelles il faut intervenir dans les calculs de RDM un coefficient de sécurité.
Formes de la poutre
La poutre est longue par rapport à ses dimensions transversales. La longueur de la ligne moyenne, lieu des centres de gravité des sections de la poutre, doit être supérieure à dix fois la plus grande des dimensions transversales. Les sections transversales peuvent être quelconques ; elles peuvent varier le long de la poutre, mais à la condition que cette variation soit progressive. Enfin, la ligne moyenne doit être plane, une droite le plus souvent, ou une courbe à grand rayon de courbure, dix fois au moins la plus grande des dimensions transversales.
Il y a des poutres qui ne remplissent pas tout à fait ces conditions. C’est une raison de plus d’introduire dans les calculs un coefficient de sécurité.
La fibre moyenne
C’est une courbe qui décrit le centre de gravité d’une surface, variable ou non lorsque celui-ci se déplace en restant perpendiculaire à cette courbe. Le volume engendré par le déplacement de cette surface s’appelle une poutre. Une poutre est à plan moyen si sa fibre moyenne peut être contenue dans un plan et si la surface qui l’engendre reste symétrique par rapport au plan contenant la fibre moyenne, c’est la plupart des cas qu’on rencontre.
La flèche
La flèche est le déplacement vertical d’une section d’une poutre sous l’action de son propre poids ou d’un système de charges. Elle caractérise la déformation à la flexion. On calcule la flèche théorique par application des « formules de BRESSE » et à l’aide des lignes d’influence. On mesure la flèche réelle par des appareils de mesure sur un banc de mesure expérimental ou directement sur les ouvrages construits.
Essai mécanique – Elasticité
Un essai est le prélèvement et le traitement en laboratoire d’un échantillon de matériau dans des conditions normalisées, en vue de déterminer ses caractéristiques mécaniques et de mesurer ses qualités de résistance à diverses sollicitations mécaniques. Les essais mécaniques peuvent être classés en essais statiques, dans lesquels les forces appliquées sont graduellement augmentées jusqu’à provoquer la rupture du matériau ; en essais par choc ; et en essais dynamiques ou de fatigue, dans lesquels on applique cycliquement des contraintes.
L’échantillon qu’on appelle éprouvette, dont il faut indiquer les formes et les dimensions, est soumis à l’action de charges et on observe les déformations correspondantes. Si l’éprouvette reprend sa forme et ses dimensions initiales lorsque les forces extérieures cessent d’agir, la déformation est dite élastique ou temporaire ; elle est dite non élastique ou permanente s’il subsiste un résidu de déformation après la suppression de ces forces.
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Table des matières
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : GENERALITES SUR LE PROJET
I. QUELQUES DEFINITIONS
I.1 Une poutre en RDM
I.2 La fibre moyenne
I.3 La flèche
I.4 Essai mécanique – Elasticité
II. JUSTIFICATION DU CHOIX DU SUJET
II.1 Du point de vue personnel
II.2 Du point de vue pédagogique
II.3 Du point de vue faisabilité
II.4 Buts et intérêts du banc de mesure
III. ETAT DE CONNAISSANCES
III.1 Machine horizontale d’essai de torsion EM400 de DELTALAB
III.2 Banc d’essai de torsion SM1 de DELTALAB
III.3 Banc de traction-flexion EX150 de DELTALAB
III.4 Appareil d’étude de la torsion SAN800 de DELTALAB
III.5 Banc universel de flexion de poutres SM104 de DELTALAB
III.6 Banc de mesure de flexion déviée du laboratoire de l’ E.S.P.A
DEUXIEME PARTIE : ETUDE THEORIQUE
I. MOMENT D’INERTIE D’UNE SURFACE
I.1 Moment d’inertie
I.2 Formules de transformation
I.3 Directions principales – Moments d’inertie principaux
II. GENERALITES ET EQUATIONS GENERALES EN TORSION
II.1 Hypothèse
II.2 Définition
II.3 Expression du moment de torsion
II.4 Expression de la contrainte tangentielle ou de glissement
II.5 Expression de la déformation ou l’angle unitaire de torsion
III. GENERALITES ET EQUATIONS GENERALES EN FLEXION
III.1 Flexion plane simple
III.2 Flexion déviée
IV. TRAITEMENT MATHEMATIQUE DES RESULTATS
IV.1 Interpolation polynomiale des données
IV.2 Lissage d’une courbe par la méthode des moindres carrées
TROISIEME PARTIE : ETUDE DE CONCEPTION DU BANC
I. CONCEPTION
I.1 Définition du produit à réaliser
I.2 Description générale du banc de mesure
I.3 Cahier des charges
I.4 Choix principal de conception
I.5 Solution probable de conception
II. DIMENSIONNEMENT DES POUTRES-EPROUVETTES
II.1 Critères de dimensionnement des poutres-éprouvettes
II.2 Les éprouvettes de torsion
II.3 Les poutres-éprouvettes de flexion simple
II.4 Les poutres-éprouvettes de flexion déviée
II.5 Les extrémités d’éprouvette
II.6 Remarques
III. DIMENSIONNEMENT DU MECANISME DE MISE EN CHARGE
III.1 Masses marquées
III.2 Accroche-poids
III.3 Bague de mise en charge
III.4 Bras de levier en torsion
IV. DIMENSIONNEMENT DU MECANISME DE MISE EN APPUIS ET DE FIXATION
IV.1 Système d’encastrement
IV.2 Système d’appui simple
IV.3 Palier
IV.4 Les poupées
IV.5 Liaison entre les poupées et le support
V. DIMENSIONNEMENT DU MECANISME DE MESURE
V.1 Montage universel de comparateur
V.2 Plateau porte-comparateurs
VI. DIMENSIONNEMENT DU SUPPORT
VI.1 Etude de la déformation du rail
VI.2 Erreur induite par la déformation du rail
VI.3 Liaison entre le rail, les pieds et les semelles
VI.4 Contrôle de stabilité du banc de mesure
QUATRIEME PARTIE EXPLOITATION DU BANC DE MESURE
I. METHODE D’EXPLOITATION :
I.1 Caractéristiques définitives du banc
I.2 Montage du banc de mesure
I.3 Méthode pédagogique d’utilisation
II- AUTRES POSSIBILITES D’EXPLOITATION
II.1 Autres options de mise en appui
II.2 Autres options de mise en charge
II.3 Amélioration au niveau du mécanisme de mesure
II.4 Amélioration au niveau des poutres-éprouvettes
CONCLUSION
ANNEXES
