Assemblage par soudure (programmé dans version 4.2.0)

 

 

 

Introduction

 

Freelem intègre un module de calcul des assemblages, dont le calcul des soudures.
3 types de soudures sont vérifiables : les soudures par 2 cordons, les soudures par 4 cordons et les soudures circulaires.

L'utilisateur définit le torseur à reprendre par les cordons (issus éventuellement des efforts internes), la géométrie des cordons (apothème et longueur), et la limite élastique du matériau.

 

Hypothèses utilisées (cf BM 5 187)

 

La distribution du torseur sur les cordons se fait suivant les règles décrites dans le document "Pièces mécaniques soudées - Calcul des assemblages", Techniques ingénieur BM 5 187, rédigé par Alain Michel, professeur à l'ESSA.

Les hypothèses suivantes sont utilisées pour répartir le torseur sur des cordons :

1) On considère que seuls les cordons les mieux orientés pour reprendre un effort ou un moment le reprennent. En l'occurence, seuls les cordons parallèles au vecteur force ou moment seront considérés chargés.

2) Lorsque plusieurs cordons sont équi-orientés vis-à-vis d'un effort ou d'un moment, on appliquera une règle de proportionnalité sur les sections en cas d'effort et de moment statique en cas de moment.

 

 

Contraintes dans un cordon de soudure

 

Les contraintes s'expriment dans le repère local du cordon :

a désigne l'apothème du cordon.

La composante σ// n'est jamais utilisée en raison des critères retenus (ruine plastique du cordon).

 

 

Soudure 2 cordons

 

 

 

Soudure 4 cordons

 

 

 

Pour la répartition du moment Mx, on peut faire une analogie en modélisant une croix avec 4 rotules, et application du moment en son centre. Chaque rotule correspond au milieu d'un cordon.

Exemple : avec une telle modélisation, avec L1 = 3000mm et L2 = 1000mm, un moment M = 1000 N.m, on récupère des efforts égaux à 83.33N au niveau des cordons 2 et 4, et 750 N au niveau des cordons 1 et 3. Soit un rapport 9. Les cordons 1 et 3 reprennent en effet un moment 3 fois plus fort, divisé par une longueur 3 fois plus faible.

 

 

 

Soudure circulaire

 

Dans le cas des soudures circulaires, l'hypothèse simplificatrice de reprise des efforts ou moments par les cordons les mieux disposés ne peut s'appliquer.

Mais la forme du cordon se prête bien à une distribution analytiquement simple, qui s'exprime par un champ de contraintes dépendant d'un angle θ (avec l'axe y).

Freelem détermine automatiquement l'angle suivant lequel la contrainte totale (cf critère utilisé) est maximale (il procède numériquement par pas de 1°).

 

 

 

Critère utilisé (NF P 22-470)

 

Le critère utilisé pour la vérification des cordons est tiré de la norme NF P 22-470 (emploi d'un coefficient 3 conforme au critère de Von Mises).

Il est généralement nécessaire dans le cadre d'une vérification de pondérer soit les chargements (type CM66), soit les valeurs admissibles (CODETI, RCC-M etc...). L'utilisation de la limite élastique pour la vérification des cordons est acceptable si vous avez pondéré les chargements. Si ce n'est pas le cas, il est préférable d'utiliser une valeur plus faible, définie dans le code de calcul employé, intégrant un coefficient de sécurité.

 

σtotale =

 

Le coefficient k dépend de la limite élastique de l'acier soudé :

k = 0.7 si σe <= 240 Mpa

k = 0.8 si σe > 240 Mpa et σe <= 280 Mpa

k = 0.85 si σe > 280 Mpa et σe <= 340 Mpa

k = 1 si σe > 340 Mpa

 

 

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