[Technique] RDM : Solidworks-Simulation - Qui peut m'aider à interpréter les résultats ?

Dans le cadre de mon projet de rénovation/transformation d'une Buell S3, j'ai dessiné des Tés de fourche sous Solidworks pour pouvoir monter une fourche de GSXR Hayabusa.

Ca sera une version un peu plus "sport" (dans le look) qu'une S1 d'origine :
- Cul coupé pour adapter une coque arrière de S1, bien sûr.
- Fourche de Hayabusa (idem GSXR mais avec des ressorts plus forts, c'est sans doute mieux pour le poids de la Buell : 205kg)
- Demis-guidons bracelets
- Jante avant Brembo de Ducati des 90's, donc dessin 3 bâtons identique aux Buell d'origine
- Double freinage d'origine GSXR (Tokiko radial, éventuellement remplaçable par du Brembo monobloc, probablement contre une couille sauf si vous avez des bons plans !!!)
- Disques Ducat' ou Brembo ou Braking ou Galfer, selon ce que je trouve (ceux avec un déport de 15mm). Aucun soucis pour ça. (bons plans acceptés également avec plaisir, ne vous gênez pas !)
- Petit réservoir
- Phare légèrement plus petit que l'origine
- Compteur minimaliste Moto-Gadget ou mono-compteur de petite taille.
- etc, etc... je vous laisse imaginer !

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Pour adapter cette fourche sur le TUB (c'est comme ça qu'on appelle les Buells à cadre tubullaire par opposition aux XB à cadre "poutre" en alu), il n'y a pas 36 manières :

- soit on refait un axe "en pouce" pour garder les tés de GSXR, mais il y a trop peu de déport et les tubes "touchent" le cadre trop tôt, donc peu de rayon de braquage. En plus, avec cette jante il y aurait 1mm de décalage entre chaque étriers et disques. C'est peu mais bon...

- soit on refait tout sur mesure... c'est ce que j'ai choisi !

J'ai donc modélisé le projet que j'avais en tête avec Solidworks en intégrant un déport proche de l'origine Buell et un entreaxe de 205 lié à mes options jante/disques. Comme les tubes de Busa sont un poil plus courts que ceux de Buell, la moto va plonger un peu et l'angle de chasse va passer de 25 à 23,8

Au niveau finition, ce sera anodisé noir.

Ceux que ça amuse peuvent installer eDrawings pour visualiser l'export 3D ci-joint :
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Le player gratuit :
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Existe aussi pour Mac :
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Avant de passer à la fabrication j'ai voulu faire tourner le module de simulation d'efforts de Solidworks.

Pour que ça fasse du sens, il faut que les tests correspondent à quelque chose de réaliste, j'ai donc besoin de définir le cahier des charges des efforts que va subir cette pièce : direction et intensité des forces appliquées. C'est surtout là-dessus que j'ai besoin d'aide.

Précision : plutôt que de créer un assemblage avec les vis qui serrent les brides, j'ai simplement supprimé le "sciage" de la fente. Je ne pense pas que ça change grand chose à l'analyse de la pièce. Il faudrait que je refasse avec les vis, mais je ne sais pas comment définir le serrage. En plus, si je fais ça il faudra que j'ajoute les tubes eux mêmes et appliquer les forces sur les tubes...

Par ailleurs, les contraintes qui s'appliquent à la pièce sont en fait générées par celles qui s'appliquent à l'ensemble "fourche" (2 Tés + Axe + 2 tubes)

Comme tout ça est un peu compliqué, on va commencer par une situation simple avec la pièce isolée, donc il faut imaginer les résultantes sur cette pièce seule.

J'imagine qu'il faut tester des efforts de ce type :
- choc de la fourche en butée : forces dans l'axe des tubes de fourche
- freinage : forces plus "horizontales" (inclinées par rapport à l'axe des tubes)
- torsion : j'ai un peu de mal à imaginer des forces très importantes à part l'action du pilote contre l'effet giroscopique. La seule chose que je vois c'est ce que la pièce encaisse dans une fin de freinage en début de courbe.

Que voyez vous d'autre ?
Dans chaque cas, quelles intensités suggérez vous ?


Quoi qu'il en soit, j'ai joué un peu avec le module simulation pour me familiariser avec :

Le matériau défini est de l'Alu 7075 TU, puisqu'ils seront fabriqués avec cette matière.

J'ai "fixé" la zone qui reçoit l'axe des Tés puisque c'est sur cet axe que la résistance s'applique.

C'est la première fois que j'utilise ce module et je ne savais pas trop comment désigner les zones ou s'appliquent les forces. Comme en pratique les brides serrent les tubes qui transfèrent les efforts, j'ai donc désigné tout le cylindre comme zone d'application de la force. Qu'en pensez-vous ?

Au début, j'ai appliqué arbitrairement 10.000 N, soit 1000kg (sur chaque tube, soit 2000kg en tout) et j'ai dirigé les forces à 45° perpendiculairement à l'axe. ça n'a aucun sens, mais c'était pour voir ce que ça faisait. Voilà les résultats :

les contraintes.
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les déformations :
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Ensuite, j'ai changé la direction des forces que j'ai placé vers le haut dans l'axe des tubes : fourche en butée. Je ne sais pas du tout calculer la force en dynamique, d'autant que la fourche amorti le choc, donc j'ai pensé à un choc pur.

Sachant que la fourche sera inclinée à 23,5° sur ce montage, si quelqu'un a une idée de la formule de calcul je suis preneur !

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Voici les résultat d'étude de "déplacement" :
(ça n'a pas beaucoup de sens, puisque normalement les brides sont bloquées sur les tubes et non pas "libres" comme sur la pièce isolée)
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Enfin, j'ai modifié l'étude pour appliquer 50000N sur chaque tube (soit 5 tonnes sur chaque tube, soit 10 tonnes en tout)

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Là, le système rappelle que la limite d'élasticité est dépassée par endroit (jaune au rouge), donc rupture si je comprends bien.

On dirait que j'aurais intérêt à augmenter l'épaisseur de la partie verticale entre les 2 tubes... à moins que les 10 tonnes soient vraiment très, très au delà des contraintes réelles encaissées par ce futur petit bijou ! (ce qui est intuitivement... probable !)


Précision : pour les épaisseurs, je me suis inspiré de celles des Tés de la GSXR et j'ai augmenté les valeurs. Par ailleurs, ces Tés sont généralement fondus puis rectifiés et non pas taillés dans du 7075 !

Qu'en pensez vous de tout cela ??
Merci de me corriger dans mon raisonnement et toutes les suggestions seront accueillies avec plaisir !

Merci surtout d'avoir pris le temps de lire tout ça jusqu'au bout !!!

Hello
c'est peu réducteur de lancer un calcul sur une pièce seule ; ça peut donner une idée mais ça ne permet pas de modéliser avec fidélité un chargement et des liaisons réalistes.

Mais rassure-toi, en regardant les épaisseurs de ton nervurage, ça ne devrait pas craindre grand chose.

Une précision : quand tu vois du rouge sur l'affichage des contraintes ce n'est pas grave (ou pas forcément grave).
En effet il s'agit d'une échelle de couleurs, du bleu pour le moins contraint au rouge pour le plus contraint.
Mais ce n'est pas parce qu'une certaine zone est sous contrainte maximale que la limite élastique est dépassée.

Il te faut afficher le coefficient de sécurité. C'est plus lisible. 2 couleurs : bleu c'est au dessous, rouge c'est au dessus !

Bonne recherche !

NB : j'ai dessiné et fait fabriquer presque les mêmes tés pour la Triumph Spondon d'un ami.
C'est quelque part dans le forum....

J'ai trouvé :

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Oui, je les avais vu ici et à Moto-Légende en live. Ils m'ont d'ailleurs beaucoup inspiré et je t'en remercie...

Cependant; ne crois pas que j'aurais été gêné au point de NE PAS te piquer le design, mais au final je n'ai pas eu besoin car je préfère les miens !


Pour les couleurs, oui j'avais réalisé que c'était juste pour illustrer l'échelle et que c'est l'échelle qui est importante. Mais justement : quels efforts pour quelle analyse des résultats, d'où mon topic de demande d'aide !

Tu peux remettre un dessin des T, j'ai pas bien compris !!!

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Pas de problèmes, j'ai quelques dizaines de copies d'écran que j'avais préparées pour ceusses qui n'auraient pas bien compris...

Il est vrai que quand tu vas rentrer à 230 dans la courbe avec ton engin,

faut des T hypers mastocs pour ne pas que avoir l'avant qui vrille

230, ça c'est quand la meule est pas en forme et que je reste en rapport court, mais si je remets une petite couronne et que je booste le carbu, comme mes copains de chez NRHS, là ça déboite tout !!!

Citation :

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At NRHS we campaign several of our own bikes at the Bonneville Salt Flats. Shown from left to right: Lucille Dunn (Co-owner of NRHS V-twin), Susan Wilson and Aaron Wilson (team mentor and founder of team NRHS)

Team NRHS currently holds 17 Bonneville records with more to come next year!!

AMA MPS-PG 1650cc: 187.092 (rider-Jon Amo, 2005)
AMA MPS-PF 1650cc: 213.193 (rider-Timbo Horton, 2006)
AMA MPS-PG 2000cc: 180.673 (rider-Timbo Horton, 2008)
AMA MPS-PF 2000cc: 192.868 (rider-Aaron Wilson, 2007)
BNI APS-PF 1650cc: 202.602 (rider-Aaron Wilson, 2007)
BNI MPS-PF 1650cc: 205.642 (rider-Timbo Horton, 2004)
BNI MPS-PF 2000cc: 195.988 (rider-TimboHorton, 2004)
AMA M-PF 1350cc: 169.743 (rider-Susan Wilson, 2009)
BNI M-PG 1350cc: 167.056 (rider-TimboHorton, 2004)
BNI M-PF 1350cc: 173.067 (rider-SusanWilson, 2009)
BNI A-PG 1350cc: 165.370 (rider-Susan Wilson, 2007)
AMA A-PG 1350cc: 169.477 (rider-Aaron Wilson, 2008)
AMA A-PF 1350cc: 185.492 (rider-Aaron Wilson, 2009)
AMA MPS-PG 500cc 116.874(rider-Lucille Dunn, 2009)
AMA M-PG 500cc 114.584 (rider-Lucille Dunn, 2010)
AMA A-PF 1650cc 191.631 (rider-Aaron Wilson 2010)
BNI A-PF 1650cc 195.264 (rider-Aaron Wilson 2010)

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Qu'on ne se méprenne pas, ce sont bien des mph !!!


205 mph avec une meule a peine kitée et un poil de NOS... sans dec, faut pas avoir peur...

A vue de pif , les plus gros efforts dans les Té sont ceux qui tendent a cisailler la colonne de direction (surtout pour le té inférieur)

le pire cas étant le passage d'un nid de poule pendant un freinage très appuyé (ou pire un trottoir lol)


en résumé : les tubes de fourche doivent se tordre avant que les Té ne cassent

Merci pick-pick, mais alors je vais poser la question autrement : comme analyser les résultats en réduisant les épaisseurs petit à petit pour optimiser la pièce ?

Bin, le professeur ED te l'a déjà dit


faut dessiner le train avant complet avec la colonne (cadre) et son angle et calculer les forces en fonction de l' angle , du déport , du poids et de la vitesse du tracteur (décélération)

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Ici il y a des gars qui pourraient te "machiner " ton plan sous catia ou équivalent ...


perso , je me contenterai de reprendre les cotes des Té du hayabusa qui est largement plus performant qu'une bioule ...

PIGNOOL a écrit:

Il est vrai que quand tu vas rentrer à 230 dans la courbe avec ton engin,

faut des T hypers mastocs pour ne pas que avoir l'avant qui vrille

Merci Pignool

Pickup a écrit:

perso , je me contenterai de reprendre les cotes des Té du hayabusa qui est largement plus performant qu'une bioule ...

En l'occurrence, ils sont structurellement plus "légers" (moins épais) que ceux de Buell... ce qui m'a amené à tenter des analyses de RDM.

Pickup a écrit:

faut dessiner le train avant complet avec la colonne (cadre) et son angle et calculer les forces en fonction de l' angle , du déport , du poids et de la vitesse du tracteur (décélération)

Il faut, il faut... facile à dire !!!

Je peux très facilement reconstruire l'assemblage des Tés avec les tubes de fourches dans solidworks, je l'ai déjà d'ailleurs !
Je peux mettre les tubes en acier trempé pour qu'ils ne jouent pas et voir ce que prennent les Tés, mais encore une fois : pour le calcul des forces à appliquer, sur le modèle d'une fourche complète ou pièce par pièce, je ne sais pas faire, d'où l'objet de ma question, cher ami !!!

En clair : ils sont déjà sur-dimensionnés et je me prends la tête pour rien ?


Ok, mais je vais quand même refaire un modèle avec toutes les pièces (avec des tubes en acier plein) et appliquer 300kg (moto+pilote) en décélération brusque, horizontalement sur l'axe de roue horizontalement au niveau du CdG en bloquant l'axe de roue, si j'ai bien compris.

ça je devrais trouver la formule... mais si quelqu'un veut me la souffler, qu'il ne se gêne pas, hein ?


Looping, je vais te reposter une série avec ça, ok ?


Ce que je retiens, c'est que "l'impression visuelle" qui évoque le fantasme de rupture ou l'idée d'une "solidité à toute épreuve" m'a poussé à augmenter les dimensions mais c'est surtout mon exigence de style qui a poussé le dessin dans cette direction. J'avais envie que pour le profane ça "respire" la solidité. Visiblement, c'est ultra-réussi !

Comme je n'ai pas de contraintes de perfs ni de poids, juste le "look", je vais juste... ne rien faire !

Par contre, dans la foulée et juste par curiosité, je vais leur faire subir une cure d'amaigrissement et faire boucler les simuls pour voir quand ça craque et faire comme a dit Sieur Offenstadt : remultiplier par 3,5.

ça fera une autre série d'image pour looping qui a l'air d'apprécier...

Eric Offenstadt a écrit:

... pour que ta fourche ne tombe pas en pièce au premier choc frontal venu (Pare-choc de caisse).

pas con comme idée pour fixer le calcul.

La norme du crash test me semble appropriée

Pour L'EuroNCAP le test de choc frontal se fait actuellement à 64km/h (pour les autos): [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]

ça donne 4.75 tonnes pour une masse de 300 kg (Ec = 1/2MxVcarré)



j'ai rien trouvé pour les motos sur le web , a part que les casques seraient testés a 27 km/h
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ce qui nous ramène a 845 Kg seulement.....

Euh, pick-pick, mes souvenirs de physiques sont loin : comment tu trouves 4,75 tonnes ??

E = 1/2mV2 c'est une énergie cinétique en Joule

Dans le cas présent ça ferait :
300/2 * (17,777)2 = 47407 J

Pour la retraduire en poids il faut la "ralentir" pendant le choc.
Tu prends quoi comme formule alors ?

J'ai trouvé ça mais je ne sais pas comment l'utiliser :

Citation :

Lors d'un choc, une partie de l'énergie est absorbée par la déformation des objets qui se choquent.
Dans le cas ou ii n'y a pas de déformation, les équations du choc sont

Conservation de l'énergie cinétique
M la masse du véhicule et m masse de l'obstacle
V vitesse du véhicule et v vitesses de l'obstacle
1 indice avant le choc, 2 indice après le choc

Conservation de l'énergie
1/2 ( MV1²+ mv1²) = 1/2( MV2² + mv2²)

Conservation de la quantité de mouvement ( les vitesses sont ici des vecteurs)

MV1+ mv1 = MV2 + mv2

donc selon l'angle d'impact les quantités de mouvements et les énergies se distribuent différemment

par contre ça me parle mieux, mais ça me dit pas comment l'utiliser non plus...

Citation :

Lors d’un choc frontal à 50km/h sur un obstacle rigide, une voiture va voir sa vitesse passer rapidement de 50 km/h à 0 km/h. Si elle se déforme très peu, la perte de vitesse se fait sur un temps court et les forces subies lors du choc sont très importantes. Pour un enfoncement de 50 cm, la durée du choc est d’environ 4 centièmes de seconde. La décélération subie est équivalente à 20g, ce qui correspond à une force de 20 fois son propre poids.

De toutes manières ces exemples de chocs sont extrêmes par rapport à ce qui nous intéresse ici.
Si cette moto rentre dans un bloc de béton à 50km/h de toutes manières, quelle que soit l'épaisseur des tés le mec est mort et que les Tés aient résisté lui fera une belle jambe...

En revanche, passer un nid de poule de 15cm de profondeur à 50km/h qui fait talonner la fourche, ça me semble beaucoup plus intéressant, mais comment traduire ça en force appliquée sur ces Tés, je n'en ai aucune idée !!!

En résumé, quand un BE dessine ce genre de pièces, ils font quoi comme simulations ? Ils regardent la pièce en se disant : "ça devrait tenir !"

Je viens de parler avec un collègue ingénieur pour lui demander s'il avait un avis sur la question et, comme il est passionné par les avions il m'a répondu : "c'est simple ton truc, j'ai déjà vu un article qui traite de ce problème des chocs sur les trains d'atterrissage"

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Citation :

(extrait)

Livrons-nous à un petit calcul très simple.

considérons un Airbus A320 à l'atterrissage.
Masse atterrissage : 60 tonnes = 60000 kg
Vitesse de toucher des roues : 120 kt = 60 m/s
Vz d'approche (plan de 3°) : 600 ft/mn = 3 m/s
Vz impact (considérons un angle de contact après arrondi de 1°) = 1m/s

L'énergie cinétique absorbée par le train est : 1/2mV² = 1/2 . 60000 . 1² = 30000 J
Celui-ci subit une force F telle que :

F . 0,50 = 30000 (travail fourni par une force parcourant 50 cm correspondant à la course des amortisseurs)

Soit F = 30000/0,50 = 60000 N soit 6000 kg (sur 2 trains)

C'est à dire 3 tonnes par train. à comparer aux 60 tonnes de l'avion : c'est peu.

Et il a ajouté : "il te suffit de décliner ce calcul après avoir décomposé les forces qui s'appliquent sur ta roue lorsque tu rencontres un obstacle sur la route"

Je vois tout à fait l'analogie mais je suis incapable de faire ces calculs...


Si quelqu'un se sent de poser les calculs, qu'il ne se gêne pas !

Par contre, en discutant avec lui et en lui expliquant comment fonctionnait le module de simul de Solidworks, je me suis rendu compte que vous aviez raison : il faut impérativement faire la simulation avec les 2 Tés et les tubes montés ensemble, sinon ça n'a que peu de sens. Mais ça relève la difficulté sérieusement parce qu'il faut alors intégrer l'affaiblissement des brides du à leur serrage, etc... Je ne sais pas si on peut définir ce genre de subtilité dans des assemblages Solidworks.
je vais investiguer...

Sans rentrer dans le cas des chocs avec déformation qui absorbent une partie de l'énergie



pour simplifier on utilise le théorème de l'énergie cinétique :

"Dans un référentiel galiléen, pour un corps de masse m constante parcourant un chemin reliant un point A à un point B, la variation d’énergie cinétique est égale à la somme des travaux des forces extérieures et intérieures qui s’exercent sur celui ci "

voir aussi La deuxième loi de Newton :

"Soit un corps de masse m (constante) , l'accélération subie par ce corps dans un référentiel galiléen est proportionnelle à la résultante des forces qu'il subit, et inversement proportionnelle à sa masse m."



Comme le Joule est homogène au "Newton*mètre" et au Kg x m/Scarré et g = 9.81 N/kg la conversion est aisée...


on passe d'une vitesse X a 0 sur une distance proche de0 et l’énergie passe de X a 0 sur un temps proche de 0

Pickup a écrit:

Comme le Joule est homogène au "Newton*mètre" et au Kg x m/Scarré et g = 9.81 N/kg la conversion est aisée...

donc, dans le cas présent tu as simplement divisé l'énergie par g ?

Dans le cas présent ça ferait :
300/2 * (17,777)2 = 47407 J / 9,8 = 4837kg ?

Avant d'attaquer un dimensionnement au choc plutôt complexe, je débuterais par un dimensionnement dynamique.

Par exemple sur une phase de freinage en ligne droite en supposant que la roue arrière est levée.

Ainsi tous les efforts sont transmis au contact du pneu avant sur le sol.

Sans faire les détails tu as :
- Une composante verticale, le Poids : P=m*g
- Une composante horizontale, dû à la décélération (environ 1g maxi) : F=m*a

Tu reportes ensuite ces efforts où tu le souhaites. Au centre de la roue, si tu as un assemblage complet. Au niveau de chaque Té, si tu veux une simulation plus simple.

Voilà, ça je comprends !!!

merci msieur le gars !
je vais m'y atteler et je te ferai corriger ma copie pasque je suis assez réfractaire aux calculs de physique donc y'a des chances que j'ajoute des fautes dans un système pourtant simplissime !

mlegars


oui bonne méthode que de passer par la 2ieme loi de Newton F= m*a


Et pour rester dans l'idée du "légal" comme pour le crash test


pour m : je prendrai le PTAC de la carte grise

pour a:

le minimum légal est je crois 5.8 m/seconde au carré (auto)

une auto de tourisme moderne freine a environ 8 m/Scarré

une F1 a environ 20 m/s2


une valeur de 10 m/s2 me parait bien si manu met des gros freins


ensuite il ne restera qu'a multiplier par le coef de sécurité de 3.5

Voici un bout de proposition

fichier pdf: proposition de AlexandLex.pdf

ou

<a href="http://www.fichier-pdf.fr/2011/10/12/proposition-de-alexandlex/">fichier pdf: proposition de AlexandLex.pdf</a>

ou

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