TP ITEC: choix du matériau des bras de portailTP ITEC: choix du matériau des bras de portail
modifications 1° version (2007) 2° version (2009) 3° version (2011)
La commande du moteurAmélioration de la sécurité grâce à une
approche à vitesse réduite
Commande en tout-ou-rien
Commande en MLI (vitesse divisée par 2 en approche)
Le chargeur de batterieMeilleure maîtrise de la tension de sortie
Régulateur à circuit intégré
LM317
Régulateur de tension à transistors => plus précis
La capacité de la batteriePassage de 20Ah à 10Ah
Réduction de coût et de poids tout en conservant une autonomie suffisante
20Ah 10Ah
Jeu_ de photocellulesConformité à la norme si le portail
donne sur la voie publiqueLivré en option Livré en standard
Le système manivelle-bielleUne forme plus esthétique de la bielle et un montage en chape de la liaison
bielle-manivelle.
Evolutions de l’ouvre-portailEvolutions de l’ouvre-portail
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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 ?
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Environnement
Matériel
Ouvre-portail
Ordinateur
Documentaire Dossier technique du système
LogicielsSolidWorks et le module de simulation
CES edupack
Connaissances visées
1.2. Dimension design d’un produit
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
Prise en main de SW Simulation et CES edupack
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Démarche de reconception : relation produit-procédé-matériau
Produit
Evolution du design : nécessité de s’aligner sur la concurrence, qui gagne des parts de marché.
Choix de formes plus techniques et plus douces en réponse au besoin (implicite) des utilisateurs.
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
•Utilisation en extérieur
•Matériau compatible avec le procédé de mise en œuvre•Coût•Choix d’un matériau recyclable
Matériau
Les critères de choix que nous retiendrons sont :
•Résistance mécanique du bras aux efforts
•Utilisation en extérieur
•Matériau compatible avec le procédé de mise en œuvre•Coût•Choix d’un matériau recyclable
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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
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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 (1mV1 N), ce qui correspond à un effort de 400N
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A – Limite élastique requise du matériau
•Etude des contraintes avec SW
FA
FB
B
AL’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)
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).
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Contrainte maxiElle 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.
A – Limite élastique requise du matériau
•Etude des contraintes avec SW
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B – Choix du matériau en fonction de tous les critères
• logiciel CES EdupackCritères 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 : excellenteRésistance au sel : acceptableRésistance aux radiations UV : excellente
Matériau compatible avec le procédé de mise en œuvre : moulage
Coût : idéalement minimal
Environnement : choix d’un matériau recyclable
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 : excellenteRésistance au sel : acceptableRésistance aux radiations UV : excellente
Matériau compatible avec le procédé de mise en œuvre : moulage
Coût : idéalement minimal
Environnement : choix d’un matériau recyclable
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Première étape : choix du type de graphique souhaité
Les familles de matériaux,
en fonction du prix
et de la limite élastique1
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Deuxième étape : choix du procédé : moulage (casting)
Sont éliminés des résultats tous les matériaux incompatibles avec le procédé
2
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Troisième étape : autres restrictions ou contraintes
Sont éliminés des résultats tous les matériaux incompatibles avec les contraintes imposées
3
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Résultats de la requête : étain, alliages d’aluminium ou de zinc
90 MPa
Limite de prix
Tin (étain)
Aluminium
Zinc
Contrainte supplémentaire: matériau issu d’une filière de recyclage
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90 MPa
Limite de prix
Alliages possibles : ALUMINIUM
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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…