Présentation
RÉSUMÉ
L’objectif de cet article est d’expliquer le comportement des assemblages vissés chargés axialement. Exemple est pris avec un assemblage précontraint soumis à un effort extérieur porté par l’axe du boulon : mise en précontrainte, chargement de l’assemblage et assemblage. Est ensuite présentée la détermination des raideurs, tels que la répartition des contraintes, la raideur axiale du bouton ou la raideur des pièces assemblées. Les sollicitations thermiques sont ensuite abordées : expression générale, cas particulier, calcul de contraintes, etc. Les considérations sur l’espacement entre deux boulon ou vis successifs concluent cet article.
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The aim of this article is to explain the behavior of axially loaded screw joints. A prestressed joint subjected to an external stress carried by the bolt axis is provided: prestressing, loading the joint and joining. Following, the determination of stiffness is presented, such as the distribution of constraints, the axial stiffness of the bolt or the stiffness of the assembled parts. Thermal stresses are then addressed: general expression, specific case, calculation of constraints, and so forth. The article concludes with discussions concerning the distance between two successive bolts or screws.
Auteur(s)
-
Jean GUILLOT : Professeur émérite - Institut national des sciences appliquées de Toulouse (INSAT)
INTRODUCTION
Ce dossier traite, dans une première partie, du comportement des assemblages boulonnés précontraints pour lesquels on peut admettre que le chargement qui leur est appliqué est axial.
Pour ce type d'assemblage, le supplément d'effort qui est supporté par le boulon est toujours bien inférieur à l'effort appliqué et dépend des raideurs relatives des éléments de l'assemblage et de la forme des pièces.
Ce phénomène, qui est une caractéristique des systèmes précontraints, est particulièrement intéressant dans le cas de sollicitations de fatigue, puisque, si l'on a installé une précontrainte suffisante, un choix judicieux de la forme des pièces et de leur raideur permet de diminuer très fortement la valeur de la contrainte alternée dans la vis et d'assurer ainsi une bonne sécurité en fatigue.
Dans une deuxième partie, les modèles de calcul des raideurs des boulons et des pièces les plus récents sont présentés et discutés. Puis le calcul des sollicitations dues aux variations de température est abordé ainsi que les problèmes de répartition de pression de contact à l'interface et la détermination de l'espacement entre deux boulons successifs.
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Présentation
1. Assemblage précontraint soumis à un effort extérieur porté par l'axe du boulon
1.1 Mise en précontrainte
Considérons un assemblage (figure 1) comportant deux simples plaques serrées par un boulon (avec ou sans rondelle). La force de serrage Q obtenue par application du couple de serrage C agit sur la tige du boulon comme un effort de traction.
Le boulon va globalement s'allonger d'une quantité Δ OB et les plaques diminuer de longueur d'une quantité Δ OP . Ces deux déformations sont considérées sur l'axe du boulon et leur somme est égale au déplacement axial relatif de l'écrou par rapport à la vis.
En admettant que toutes les pièces travaillent dans leur zone d'élasticité linéaire et, par analogie avec des ressorts, on peut définir leurs raideurs et leurs souplesses :
-
raideur du boulon
; souplesse du boulon
;
-
raideur des pièces
; souplesse des pièces
.
Le comportement de l'assemblage préserré peut alors se représenter par le graphique de la figure 2.
On a alors :
![](figures/ul-bm5561niv10001/1/sl4827383-web.gif)
1.2 Chargement de l'assemblage
L'assemblage...
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Assemblage précontraint soumis à un effort extérieur porté par l'axe du boulon
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BIKFORD (J.H.) - An introduction to the design and behaviour of bolted joints. - Marcel Dekker Inc. (1998).
-
(2) - VDI-2230 - Systematische Berechung Hochbeanspruchter Schraubenverbindungen Zylindrische Einschraubenverbin-dungen. - Dusseldorf, fév. 2003.
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(3) - MASSOL (J.) - Étude des assemblages boulonnés à chargement faiblement excentré soumis à des sollicitations de fatigue. - Thèse de doctorat de l'INSA de Toulouse 29 déc. 1994.
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(4) - ALKATAN (F.) - Modélisation des raideurs des assemblages par éléments filetés précontraints. - Thèse de doctorat de l'INSA de Toulouse 9 déc. 2005.
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(5) - SAWA (T.), MARUYAMA (K.) - On the deformation of the bolt head and nut in bolted joint. - Bulletin JSME, v. 19. 128, p. 203-211 (1976).
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(6) - FUKUOKA (T.) - Analysis...
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