Simulation du frottement

Lancer le logiciel "SolidWorks" (v2016).

Activer le complément Méca3D

Cette manipulation doit être effectuée avant d'ouvrir le fichier d'assemblage

Cliquer sur outils puis compléments.

Cocher à gauche le complément méca3D puis valider par OK.

Téléverser le dossier zippé sur le bureau et en extraire tout le contenu (cliquer droit sur le dossier et opter pour Extraire tout...). En fin de séance, effacer les DEUX dossiers (dossier zippé et dossier ordinaire).

Frottement.zip [zip]

Ouvrir le fichier de type assemblage : "etude_frottement".

Objectif de l'étude :

  • Déterminer le facteur d'adhérence entre deux solides (frottement statique).

Principe :

  • Incliner un plan jusqu'au glissement de la pièce posée sur lui.

  • Mesurer l'instant où la vitesse de glissement augmente constamment,

  • Relever la valeur de l'angle d'inclinaison (φ) pour cet instant,

  • Et calculer le facteur d'adhérence (f = tan φ).

Rappel

Soit les trois liaisons ponctuelles définies ci-contre.

On démontre[1] que la liaison équivalent en A est un appui plan de normale Z.

Une liaison appui plan est équivalente à trois liaisons ponctuelles non alignées.

Frottement

Le frottement sec n'est pris en compte dans Meca3D que dans les liaisons de type Came.

Au niveau du modèle de contact, il s'agit donc d'une ponctuelle dans laquelle le frottement sec suit la loi de Coulomb.

Dans Meca3D, l'option de frottement n'est proposée que pour cette liaison.

Dans Meca3D

  • Dans la fenêtre de droite, cliquer sur l'onglet « Meca3D ».

  • Sélectionner l'étude "poids_variable" , l'arbre de construction[2] fait apparaître les différentes pièces, liaisons, efforts ...

Modèle

Le modèle est basé sur un appui plan remplacé par 3 liaisons cames. Pour chacune d'elles, il a été utilisé le modèle suivant :

  • Sélection de la pièce mobile puis de la pièce fixe ;

  • Sélection de la portée sphérique et le plan d'appui ;

  • Cocher la case [Centre au contact] pour forcer la sortie des résultats cinématiques et d'efforts au niveau de ce point. Par défaut, ils sont donnés au centre de la portée sphérique.

  • Décocher la case [Contact forcé] pour permettre le décollement en bout de piste ;

  • Renseignement du facteur de frottement dans la fenêtre [Options]. Ici, on a choisi une valeur de 0,1 pour les 3 cames dans un premier temps.

En plus des trois cames, il a fallu ajouter une liaison linéaire rectiligne sur le côté des deux pièces pour assurer le guidage latéral.

On a ajouté un effort fixe représentant l'action de la pesanteur sur le contenant (pièce susceptible de glisser si le plan s'incline) avec une valeur initiale de 100N (soit environ 10 kg).

Pour modifier le poids de la pièce qui "glisse", il suffit donc de modifier la valeur de l'effort.

Simulation

Lancer le calcul avec les paramètres ci-contre.

Q13. Expliquer le choix du paramétrage retenu ci-contre et le comportement espéré par le paramétrage.

Visualiser le comportement du mécanisme.

Q14. Relever l'instant à partir duquel la vitesse du solide augmente de façon continue[3]. Pour cet instant, noter la valeur de l'angle d'inclinaison de la plaque mobile[4]. Cette valeur d'angle est-elle conforme à celle attendu d'après la loi de Coulomb (f = tan φ : dans l'exemple t=2,784 s ; φ = 16,7° et on a bien f = 0,3)) ? Justifier.

Q15. Modifier la valeur du poids (prendre 200N soit environ 20 kg). Relever les valeurs comme précédemment. Conclure.

Q16. Modifier la valeur du facteur de frottement (prendre comme valeur de facteur de frottement 0,5 pour les 3 cames). Prendre une vitesse de 3,5 tr/min comme vitesse pour la liaison pivot 1. Relever les valeurs comme précédemment. Conclure.