Etude statique d’une échasse urbaine

Introduction

Objectifs

  • Comparer le comportement d’un système réel et de son modèle.
  • Valider un modèle de comportement.
  • Paramétrer un modèle et simuler.

Matériel et documents

  • Une échasse urbaine
  • Un PC équipé de Solidworks.
  • Les modèles numériques de la lame d’une échasse.

Ressources nécessaires

Modélisation cinématique d’une échasse

Une échasse urbaine peut être modélisée par le schéma cinématique ci-contre.

ATTENTION : au point C, coïncident plusieurs liaisons :

  • Llr-l : sphère-plan
  • Ls-l : pivot

L’objectif du TP est de simuler le comportement de l’échasse sous l’effort d’un « riser ».

Pour que le modèle soit valide, les caractéristiques mécaniques des pièces doit être connu. Or la lame est faite dans un matériau particulier (fibres de verre), dont le module d’élasticité n’est pas connu précisément.

La démarche proposée consiste à déterminer ce module en comparant le comportement de la lame réelle avec celui d’un modèle.
Puis une fois le module d’élasticité déterminé, utiliser ce modèle de la lame dans un modèle plus complet de l’échasse…

Travail demandé

Validation du modèle de comportement de la lame (réel – modèle) : 2 efforts

  • Ouvrir la pièce « Lame Ressort – 2 efforts.SLDPRT »
  • Réaliser des simulations de flexion de la lame (onglet ) en faisant varier le module d’élasticité du matériau composant la lame, jusqu’à ce que le comportement du modèle coïncide avec le comportement constaté lors d’une étude expérimentale (voir courbe).

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  • Noter le module d’élasticité trouvé, puis imprimer le résultat des déplacements sous Solidworks.

A l’aide de plusieurs simulations en faisant varier la charge, vérifier la forme de la relation Effort = f(Flèche) en complétant la feuille de calcul Echassess.xlsx.

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Etude statique avec Geogebra (isolement Lame)

On suppose que le « riser » exerce un effort de 1000N, verticalement, sur le repose pied.

2) Faire (sous forme de tableau) le bilan des actions mécaniques appliquées au levier.

3) Appliquer le PFS au levier et en déduire la direction de la force \(\overrightarrow{F_{D, l\rightarrow rp}}\)

4) Faire (sous forme de tableau) le bilan des action mécaniques appliquées au repose pied.

5) A l’aide de l’application Geogebra (voir en bas de cette page), appliquer le PFS au repose pied et en déduire \(\overrightarrow{F_{G, lr\rightarrow rp}}\)

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  • Imprimer le tracé (épure + dynamique)

6) Faire (sous forme de tableau) le bilan des actions mécaniques appliquées à la lame ressort.

7) Appliquer le PFS à la lame ressort et en déduire toutes les actions mécaniques qui s’appliquent sur la lame ressort.

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  • Imprimer le tracé (épure + dynamique)

Exporter une image de l’épure :

Régler la vue de manière à ne visualiser que l’épure,
o Faire Fichier/Exporter/Graphique en tant qu’image (png, eps, …)…
o Décocher la case « Transparent »
o Sauvegarder

Etude RDM de la lame (3 efforts)

Connaissant à présent les caractéristiques des efforts appliqués à la lame, il est envisageable de simuler son comportement sous leurs effets et pour le mécanisme complet …

  • Ouvrir l’assemblage « Lame Ressort – 3 efforts.SLDASM »
  • Éditer l’esquisse « Directions des forces » de la pièce « Lame Ressort » puis faire Outil/Outils d’esquisse/Image d’esquisse…

 Choisir l’image créée avec GeoGebra
 La déplacer/redimensionner pour la faire coïncider au mieux avec la lame
 Fermer l’édition de l’esquisse et quitter l’édition du composant

Depuis l’étude statique :

 régler le module d’élasticité de la lame,
 ajouter deux efforts en G et C avec les directions définies précédemment dans l’esquisse, et les intensités déterminées avec Geogebra,
 cacher l’esquisse (Affichage/Esquisse)
 lancer la simulation…

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8) Comparer les résultats de cette simulation avec ceux de la précédente. Expliquer les différences.

 

Application Geogebra

 

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