Contexte

Cette étude s’inscrit dans le cadre d’une expertise de la rupture de la tige de piston d’un compresseur.
Le groupe SOLSI a été commandité pour la réalisation de calculs mécaniques du comportement des matériaux, d’une pièce mécanique automobile.

Nous avons donc procédé à l’analyse des contraintes de la liaison tige/crosse d’un compresseur à piston.

Objectif

Réaliser un calcul aux éléments finis pour déterminer les contraintes agissant dans la liaison filetée tige/crosse afin d’en vérifier le bon dimensionnement, par rapport à la tenue en fatigue. 

Nous réalisons une série de calculs mécaniques du comportement des matériaux, par la méthode des éléments finis.

Description

• Les données matériaux :
  La crosse est en acier 42CD4
  La tige de piston est en acier 30CND8
• Les calculs mécaniques du comportement des matériaux de la liaison tige/crosse ont été basés sur la démarche suivante
  • Modélisation 3D de la géométrie
  • Définition des propriétés élastiques des matériaux, basées sur une loi de comportement élastique
  • Mise en place des conditions aux limites cinématiques et des interactions (contacts) entre les différentes pièces
  • Application de plusieurs types de chargement, afin d’analyser tous les cas de sollicitation possibles.
  • Analyse des contraintes notamment en fond de filets
• Plusieurs cas de chargements sont analysés :
  • Cas 1 : Serrage de l’écrou correspondant à la mise à plat des rondelles élastiques.
    Dans ce premier cas, il s’agit de vérifier les conséquences d’un serrage exagéré de l’écrou de crosse.
    Ce serrage est obtenu en imposant un effort de précontrainte en traction dans la tige filetée.
  • Cas 2 : Serrage de l’écrou de manière à écraser les rondelles d’une distance donnée.
  • Cas 3 : Serrage + efforts de traction dans la tige.
  • Cas 4 : Serrage + efforts de compression dans la tige
• L’analyse des contraintes a été réalisée par rapport au diagramme de Goodman.
  La variation de contrainte entre les cas 3 et 4 est comparée à la contrainte d’endurance s_D