Bibliographie & annexes
Quiz & test
Présentation
En anglais
NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la réédition de l’article B5430 Ressorts – Généralités rédigé en 1984 par Michel DUCHEMIN
RÉSUMÉ
Cet article traite des considérations générales relatives aux liaisons élastiques appelées communément ressorts mécaniques. Le principe théorique de base permet de mettre en évidence les typologies de matériaux et de comportements exploités dans les ressorts. Les géométries de ressorts peuvent ainsi être très diversifiées (lames, hélicoïdes, cônes) avec des modes de fonctionnement variés (en traction, compression, flexion, torsion). Les matériaux sont métalliques, plastiques, céramiques et composites et les procédés de fabrication en dépendent. De nombreux facteurs peuvent influencer la durée de vie des ressorts métalliques.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleABSTRACT
This article deals with general considerations related to elastic connections commonly known as mechanical springs. It presents the basic theoretical principles and highlights the typologies of materials and behaviors used in springs. The geometries of springs can thus be very diversified (leaves, helix, cones) with various operating modes (in traction, compression, bending, torsion). The materials and processes used to manufacture the springs are then detailed (metallic, plastic, ceramic and composite). Finally, details are finally on the factors influencing the service life of metallic springs.
Auteur(s)
-
Manuel PAREDES : Professeur des Universités - Institut Clément Ader, Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse, 135 avenue de Rangueil, 31077 Toulouse Cedex 4, France
INTRODUCTION
Les ressorts sont très fréquemment exploités dans les systèmes mécaniques et pour des applications très variées. Ce sont des organes mécaniques ayant généralement une forme simple (lames ou hélicoïde) dont la conception a parfois tendance à être négligée en phase de conception préliminaire. L’expérience montre que les ressorts doivent être conçus et fabriqués avec soin pour garantir le bon fonctionnement des systèmes dans lesquels ils sont intégrés. D’un point de vue historique, l’Institute of Spring Technology (IST) a par exemple été créé au Royaume-Uni pendant la seconde guerre mondiale pour traiter les problématiques de mise hors-service d’armes et de véhicules suite à des casses de ressorts. Aujourd’hui, l’IST est toujours actif et participe au développement de la connaissance (avec d’autres laboratoires dans le monde) sur les ressorts et les matériaux associés.
Les enjeux environnementaux amènent les ingénieurs à repousser les limites des technologies pour trouver des systèmes toujours plus économes en énergie tout en garantissant leur robustesse et leur longévité dans un souci de développement durable. Dans ce contexte, il est impératif d’intégrer une bonne conception des ressorts pour ne pas qu’ils soient les éléments critiques des systèmes.
Les ressorts sont basés sur un phénomène physique simple : tout effort appliqué à une pièce mécanique la met dans un état de contrainte qui la déforme. Si cette propriété génère souvent des effets néfastes sur les systèmes, les organes mécaniques appelés liaisons élastiques ou plus communément ressorts exploitent cette propriété de manière positive. Ainsi, le déplacement global associé à l’accumulation des déformations locales est utile dans plusieurs cas :
-
pour maintenir un effort constant ou un couple constant (cas des attaches) ;
-
pour signaler ou contrôler la valeur d’une force ou d’un couple (cas des dynamomètres) ;
-
pour emmagasiner puis restituer progressivement de l’énergie motrice (cas des horloges) ;
-
pour emmagasiner puis restituer rapidement de l’énergie motrice (cas des contacts électriques, des ressorts de soupapes, du déploiement des panneaux solaires des satellites) ;
-
pour limiter la force due à un choc (cas des tampons) ;
-
pour filtrer une vibration (cas des suspensions).
Le champ des applications des ressorts est donc vaste et certaines de ces applications sont potentiellement critiques lorsque les mécanismes sont de haute technologie (i.e. satellites) ou mettent en jeu des vies humaines (i.e. ressorts de suspension des voitures).
L’objectif de cet article est d’aider les ingénieurs à mieux concevoir les ressorts en fonction des applications ciblées. À cet effet, les grandes lois mécaniques qui régissent le fonctionnement des ressorts sont présentées. Cela permet de mettre en place une classification des ressorts selon les sollicitations internes (contraintes normales ou tangentielles). Ensuite, les diverses catégories de matériaux utilisables sont détaillées ainsi que les procédés de fabrication associés. Enfin, les critères influençant la durée de vie des ressorts en acier (les plus utilisés) sont analysés.
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
plastic deformation | elastic connections | steel spring
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Fonctions et composants mécaniques
(214 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Matières
En anglais
5. Classification des ressorts
On considère deux grandes catégories de ressorts selon le module d’élasticité de la matière qui les constitue :
-
les ressorts qui ont un module d’élasticité élevé ; majoritairement métalliques ;
-
les ressorts qui ont un faible module d’élasticité ; majoritairement en caoutchouc.
Dans chaque catégorie, les ressorts sont classés selon le type de sollicitations pour lequel ils ont été conçus : on distingue les ressorts subissant des contraintes normales : traction, compression, flexion, et ceux qui subissent des contraintes tangentielles : cisaillement, torsion.
5.1 Ressorts à module d’élasticité élevé et fortes contraintes
-
Ressorts subissant des contraintes normales
Dans le cas de contraintes de traction dans une partie du volume et contraintes de compression dans une autre partie, il y a :
-
les ressorts annulaires ;
-
les rondelles Belleville.
Dans le cas de contraintes de flexion, il y a de nombreuses variantes de lames et de ressorts composés d’un empilage de lames :
-
lames encastrées à une extrémité et chargées à l’autre (ou bras flexible) :
-
bras de forme triangulaire ou trapézoïdale,
-
bras à profil parabolique ;
-
-
ressorts à lames simples ;
-
ressorts à lames multiples composés d’un empilage de lames équivalant à une lame triangulaire ou trapézoïdale ;
-
ressorts composés d’un empilage de lames égales ; ces ressorts sont couramment utilisés pour la suspension des véhicules routiers et ferroviaires et peuvent porter des charges allant jusqu’à 40 t dans certains cas ;
-
ressorts de torsion formés d’une lame ou d’une barre enroulée en spirale ou en hélice et soumis à un moment de flexion coaxial à la spirale ou à l’hélice ;
-
rondelles ondulées.
-
-
Ressorts subissant des contraintes tangentielles
En pratique, ce sont toujours des contraintes de torsion. Ces ressorts sont les suivants :
-
barres de torsion ;
-
ressorts hélicoïdaux soumis à...
-
L'expertise technique et scientifique de référence
TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :
Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.
Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.
de Techniques de l’Ingénieur ! Acheter le module
Cet article fait partie de l’offre
Fonctions et composants mécaniques
(214 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Classification des ressorts
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - WICHELHAUS (A.) et al - Mechanical behavior and clinical application of nickel-titanium closed-coil springs under different stress levels and mechanical loading cycles. - Am J Orthod Dentofacial Orthop, n° 137 : 671 (8 pages). doi :10.1016/j.ajodo.2008.06.029 (2010).
-
(2) - PAREDES (M.) - Analytical and Experimental Study of Conical Telescoping Springs. - ASME Journal of mechanical design, n° 135, 094502 (7 pages). doi :10.1115/1.4024721 (2013).
-
(3) - KOBELEV (V.) - Smart springs. - 7th international Congress for SPRINGMAKERS (2013).
-
(4) - KOBELEV (V.) - Duability of Springs. - Springer, ISBN 978-3-319-58477-5, doi :10.1007/978-3-319-58478-2 (2018).
-
(5) - SHIMOSEKI (M.) et al - FEM for Springs. - Springer, ISBN 978-3-540-00046-4, doi :10.1007/978-3-662-05044-6 (2003).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Aciers pour traitement thermique, aciers alliés et aciers pour décolletage – Partie 1 : aciers non alliés pour trempe et revenu. - NF EN ISO 683-1 - Juin 2018
-
Aciers pour traitement thermique, aciers alliés et aciers pour décolletage – Partie 2 : aciers alliés pour trempe et revenu. - NF EN ISO 683-2 - Juin 2018
-
Aciers pour traitement thermique, aciers alliés et aciers pour décolletage – Partie 3 : aciers pour cémentation. - NF EN ISO 683-3 - Février 2019
-
Aciers laminés à chaud pour ressorts trempés et revenus – Conditions techniques de livraison. - NF EN 10089 - Avril 2003
-
Barres, fil machine et fils en acier pour transformation à froid et extrusion à froid – Partie 1 : conditions techniques générales de livraison. - NF EN 10263-1 - Novembre 2017
-
Barres, fil machine et fils en acier pour transformation à froid et extrusion à froid – Partie 2 : conditions techniques de livraison des aciers n’étant pas destinés à un traitement thermique après travail à froid. - ...
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Amic, le spécialiste de la corde à piano
Alloy wire international
CGR international
https://www.cgr-international.com
Delaval
https://www.ressorts-delaval.com
Filressort
Lee Spring, leespring.com
Ressorts Masselin
Rosta, ressorts en caoutchouc
https://www.rosta.ch/fr/produits/technologie-des-ressorts-elastiques
Vanel
VIT ressorts
HAUT DE PAGE...
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Fonctions et composants mécaniques
(214 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Fonctions et composants mécaniques
(214 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
