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Modélisation numérique d'une liaison par vis

Une vis passant au travers d'un trou lisse est modélisée par la méthode des éléments finis. Un effort de traction pure est appliqué sur la partie inférieure de la tige pour simuler la tension de serrage.

On en tire quelques enseignements:

maillage par elements finis contraintes calculees par elements finis

Cône de compression

fixation mat grue

La pièce est comprimé sous l'effort de serrage et de mise en tension. La zone sous contrainte peut être approximée à un cône prenant naissance sous la tête de la vis et s'évasant vers le bas (zone en vert clair ci-dessus à droite). Le serrage n'a pas d'efficacité au delà d'une distance determinée à l'axe de la vis.

Le choix du nombre et du diamètre des vis dépendra de la qualité de liaison souhaité : répartie de manière homogène ou localisée?

La liaison doit transmettre un effort tangentiel par adhérence? Coefficient de frottement et étendue des surfaces en contact doivent être maîtrisés et on cherchera à avoir un recouvrement des zones de compression.

3 vis avec cone de compression

Pression sous tête

Le calcul montre (on pouvait s'en douter) que le maximum de la contrainte de compression est localisée directement sous la tête de la vis. Il faut donc veiller à ne pas dépasser la contrainte admissible par le matériau, au besoin en venant intercaler une rondelle d'appui pour mieux répartir la charge.

Concentration de contrainte

Cette simulation met également en évidence une concentration de contrainte dans la zone de liaison entre la tête et le corps de la vis (en rouge sur la vue ci-dessus à droite).

En pratique ce phénomène est limité par la présence d'un rayon de raccordement.

rayon sous tete de vis

Y penser dans le choix une rondelle d'appui: il y a risque d'interférence si son diamètre interne est trop faible ou mal maitrisé.


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