Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN 1993-1-2/NA (P22-312-1/NA) du 01/10/2007 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 1993-1-2/NA/A1 de septembre 2021 : Eurocode 3 - Calcul des structures en acier - Partie 1-2 : règles générales - Calcul du comportement au feu - Annexe Nationale à la NF EN 1993-1-2:2005 - Règles générales - Calcul du comportement au feu
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2109 (Septembre 2021).
RÉSUMÉ
Cet article aborde la question du dimensionnement des assemblages de pièces planes minces. On s'intéresse ici au cas du travail en matage-cisaillement, sous chargement statique à la rupture.? Ces structures sont caractérisées par le fait qu'elles comportent généralement plusieurs rangées de boulons et que la résistance de l'assemblage n'est pas déterminée par celle du boulon le plus chargé, mais par celle de l'ensemble des pièces assemblées. Dans ce dossier sera étudié le comportement des assemblages sous une sollicitation statique et notamment sera traité le problème délicat du calcul de la répartition des charges sur les différentes rangées de fixation d'un éclissage.
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This article deals with the issue of the dimensioning of thin plane parts. It focuses on the case of shear and bearing stress under static loading up to rupture. These structures are characterized by the fact that they are generally composed of several rows of bolts and that the resistance of the assembly is not determined by that of the most loaded bolt but by that of each assembled part. This article presents the behavior of such assemblies under static stress and notably deals with the complex problem of calculating the load-distribution on the various fastening rows of a fish-plating.
Auteur(s)
-
Jean GUILLOT : Professeur Émérite - Institut national des Sciences Appliquées de Toulouse (INSAT)
INTRODUCTION
Ce fascicule traite du problème du dimensionnement des assemblages de pièces planes minces, c'est-à-dire de pièces dont l'épaisseur est faible par rapport aux autres dimensions, comme les éclissages de structures aéronautiques et les assemblages de charpente métallique.
Ce qui caractérise ces assemblages, comparés à ceux étudiés dans les fascicules précédents [BM 5 561] [BM 5 562] [BM 5 563], c'est qu'ils comportent pratiquement toujours plusieurs rangées de boulons et que la résistance de l'assemblage n'est plus déterminée par celle du boulon le plus chargé, mais par celle des pièces assemblées.
Nous ne présenterons pas ici dans le détail, les calculs spécifiques aux différents types, qui sont traités dans les codes de calcul spécialisés (Eurocode 3 pour les charpentes métalliques) ou dans les manuels de calcul de structures aéronautiques. Nous avons essayé de faire une présentation unifiée, de montrer l'influence des différents paramètres et d'en tirer les principales règles de conception, applicables en construction mécanique générale.
Toutefois, nous avons choisi de traiter dans le détail de la prise en compte de la précontrainte de serrage dans le calcul des assemblages travaillant en matage-cisaillement et de la recherche du serrage optimal.
En effet, ce point est souvent ignoré des ingénieurs (et négligé à tort), alors qu'il peut constituer un moyen simple d'augmenter de manière importante la durée de vie en fatigue, au même titre que les montages avec interférence.
Dans cette première partie, on traite du comportement des assemblages sous une sollicitation statique et notamment du problème délicat du calcul de la répartition des charges entre les rangées de fixation d'un éclissage.
La deuxième partie est essentiellement consacrée au comportement des assemblages sous sollicitations variables avec le temps et au calcul de leur durée de vie.
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Conclusion
En anglais
5. Effort transféré par une fixation
Pour pouvoir réaliser un calcul convenable de durée de vie en fatigue d'un éclissage comportant plusieurs rangées d'éléments de fixation, il est essentiel d'être capable d'estimer les efforts transférés par les différentes fixations.
On pourrait penser qu'il suffit d'utiliser la même méthode que celle développée pour le calcul statique en remplaçant les sections matées Sm par les sections cisaillées Sc . Cette méthode donne de mauvais résultats et conduit à grandement sous-estimer les efforts que subissent les fixations des premières lignes qui sont les premières à être chargées et au voisinage desquelles vont s'amorcer les fissures de fatigue.
D'autre part, les études par éléments finis 3D nécessitent la modélisation de toute une colonne de fixations. Elles sont complexes et longues à mettre en œuvre.
Le plus sûr et le plus rapide est de modéliser l'éclissage en le discrétisant par des éléments ressorts de souplesse équivalente à la flexibilité des fixations, couplés avec des éléments ressorts de souplesse équivalente à celle des éléments de pièces.
Le principe de la modélisation est présenté figure 14.
On lui associe les hypothèses suivantes :
-
le comportement de l'éclissage est assimilable à celui d'un éclissage à une seule colonne de fixations ;
-
les déformations restent dans le domaine élastique ;
-
le chargement est uniaxial et statique ;
-
il n'y a pas de précontrainte initiale et pas de frottement entre les plaques ;
-
les fixations sont sans jeu et la flexion secondaire est négligée.
Remarquons que le principe de cette modélisation est le même que celui que l'on applique pour déterminer la répartition des charges entre les filets des vis et des écrous et que la valeur des résultats que l'on peut en attendre dépend essentiellement de la précision avec laquelle on va être capable de caractériser les souplesses des différents éléments ressorts.
5.1 Flexibilité d'une fixation et souplesse des pièces assemblées
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BERTAUX (J.) - Les assemblages mécaniques en aéronautique civile : tendances actuelles et perspectives. - Les assemblages mécaniques Cetim 3G27, p. 13-49.
-
(2) - HUET (J.) - Du calcul des assemblages par boulons ou rivets travaillant en cisaillement. - Les assemblages mécaniques Cetim 3G27, p. 133-147.
-
(3) - MUZEAU (J.P.) - Caractéristiques mécaniques de boulons sertis précontraints de type Huck. - Calcul des assemblages vissés Cetim, p. 1-32, 5 déc. 2000.
-
(4) - ALEMANY (B.), ALBERT (M.) - Boulons précontraints pour assemblages à haute rigidité. - Éditions Dunod, Paris (1967).
-
(5) - BARROIS (W.) - Stresses and displacements due to load transfer by fasteners in structural assemblies. - Engineering Fracture Mechanics (Pergamon Press), vol. 10, p. 115-176 (1978).
-
(6)...
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