Bonjour,
Oui , on doit pouvoir faire les premiers calculs à la main .
Il faut voir comment travaille la pièce . Et comparer aux pièces du commerce .
De toute façon , il va falloir prendre des coefficients de sécurité conséquents pour ce genre de pièces ..
Et attention, " aluminium " ne veut rien dire , vous avez intérêt à savoir absolument de quel alliage il s'agit pour vos chutes , les caractéristiques mécaniques pouvant varier du simple au double pour ces alliages .

Bonjour,
et merci.

Pour ce qui est du travail de la pièce, j'ai rapidement fait un petit schéma : en noire une fissure légèrement en forme de V qui permet de bloquer le coinceur, en vert le coinceur lui-même avec un trou au milieu où passe une cordelette bloquée par un noeud. L'effort est appliqué sur la cordelette vers le bas.

On a donc en générale des forces appliquées en 4 points : le point où appuie le noeud, et 3 points de contact avec la fissure.


Pour ce qui est de l'alliage précis, je demanderais à la personne qui doit me donner les chutes si elle connaît l'alliage exact, sinon je partirais sur le pire des cas.

Pour ce qui est des calculs à la main, est-ce que tu pourrais me donner un point de départ sur où trouver comment faire?

Merci d'avance
Sandro

Bonjour Sandro,

je suis un grimpeur moi aussi, et ta question m'intéresse. Par contre, je ne prendrais pas le risque de me faire assurer sur des coinceurs "home made"

Un bon vieux schéma pourrait aider à commencer à réfléchir sur le sujet, qui est effectivement un problème de mécanique assez basique...

Maxime

Bonjour,

Tout d'abord, je tiens à te rassurer, je ne compte pas me servir de ces coinceurs pour faire du terrain d'aventure (je n'en ai jamais fait, et si je décide de m'y mettre un jour, je m'achèterais un jeu de coinceurs certifiés). Mon idée était plutôt de me mettre un peu à l'artif sur des voies équipées (donc tout mes points d'assurages seront des spits fiables, et si mes points de progressions lâchent, ce n'est pas pire qu'une chute en tête). Possible que je m'en serve en plus en points d'assurages supplémentaires (genre en placer en grande voie si les points sont un peu trop éloignés à mon goût), mais dans ce cas je n'ai absolument rien à perdre (si le coinceur venait à lâcher, je ne tombe pas plus loin que si j'utilisais juste les points en place)).

Pour ce qui est du schéma, je pensais l'avoir mis dans le post précédent (mais j'ai du oublier d'appuyer sur attacher) : le voici (j'ai dessiné le cas sans frottements).

La partie où on considère le solide indéformable et où on calcule les forces, c'est pas trop difficile (surtout si on néglige la partie frottements). Là où je ne vois par contre pas comment faire, c'est comment savoir si ça résiste une fois qu'on a la liste des efforts externes (c'est peut-être tout aussi facile, mais n'ayant jamais eut de cours sur la résistance des matériaux, je ne sais absolument pas comment approcher la question).

En vous remerciant par avance
Sandro

Ce qui me semble compliqué pour le calcule manuel, c'est la forme de la pièce avec ses arêtes particulières... Je pense qu'en fonction de sa géométrie, les résultats peuvent varier fortement, d'où le coefficient de sécurité important proposé par quarkplus, que les industriels adoptent également.

Un logiciel de CAO comprenant des extensions de simulation semble donc l'idéal pour effectuer ces calculs, puisqu'il se basera sur la géométrie de la pièce dessinée. Peux-tu avoir accès à un tel logiciel dans ton école (Solidworks, Autodesk, Cast3m, Catia, ...) ?

Je joins à cette réponse des données sur les propriétés mécaniques des alliages d'aluminium. Elles viennent des Techniques de l'Ingénieur (voir ce lien : ). Ce qui nous intéresse est bien entendu le Module d'Young.
J'espère que la capture ne sera pas contraire aux règles du forum, sinon je peux t'envoyer la version PDF de l'article par mail.

Maxime

J'ai oublié de préciser parce que ça me paraissait logique mais le but, c'est qu'en cas de chute, la pièce se déforme de manière élastique et non plastique, donc que la force appliquée sur le coinceur reste en dessous de la limite élastique.

Merci beaucoup.
Je vais voir si j'arrive à obtenir un accès à un de ces logiciels (je sais qu'il y a des logiciels de CAO installé au fablab, mais je sais pas s'il y a les extensions nécessaires).

Par contre, est-ce que le module de young n'était pas l'équivalent de la constante de raideur d'un ressort quand on s'intéresse à un ressort continu (il me semble que ça intervient dans la formule des facteurs de chutes en escalade)). Si oui, en quoi l'élasticité intervient-elle dans la résistance? Tant que les déformations sont élastiques, ça ne casse pas pour autant que je sache, non?

Tu me rediras. Ce qui est important sur le logiciel, une fois que tu as construit ta pièce en 3D, c'est quand tu arrives dans la simulation où il faut bien fixer les conditions aux limites et l'application de ta force.

Pour la constante de raideur, c'est une grandeur surtout utilisée pour les ressorts car il faut observer une déformation mesurable avec une force raisonnable. En effet,  
k=F/x
avec :
k : constante de raideur (N/m)
F : force appliquée (N)
x : déflexion au point considéré (m)

Sur un matériau métallique massif, la déformation reste très faible même avec des forces importantes (voir courbes de traction). Ce n'est donc pas une grandeur appropriée.

En ce qui concerne le calcul de la force de choc lors de la chute d'un grimpeur, la Fédération Française de la Montagne et de l'Escalade donne une formule. Tu peux aussi regarder sur wikipedia où le calcul semble détaillé . Aucune valeur de constante de raideur n'est nécessaire.

D'un point de vue résistance des matériaux, dans le domaine élastique, une relation linéaire lie la contrainte au module d'Young et à la déformation, c'est la loi de Hooke : =E.
et =L/L.
Le matériau résiste tant que la contrainte qu'on lui applique vérifie cette relation linéaire, on est alors dans la domaine élastique : la déformation que la pièce subit est totalement réversible. Au-delà d'une certaine valeur qui dépend du matériau, la déformation de la pièce n'est plus réversible et si on relâche la contrainte, la pièce conserve une déformation permanente. C'est le domaine plastique, qui est en fait le début de la dégradation de la pièce : son élongation est trop importante et rapidement, la pièce rompt.
Dans tout cela, le module d'Young correspond à la valeur maximum de la contrainte admissible pour le domaine élastique : la contrainte à la rupture est la valeur de la contrainte quand la pièce casse.

N'hésite pas si tu as d'autres quesions.
Maxime

Bonsoir,
et encore merci pour les explications.

Pour Solid Works on n'a pas le module de simulation des efforts/déformations, mais on a aussi accès à Catia avec l'outil de simulation des efforts/simulations.

Pour l'instant, en condition aux limites, j'ai fixé les 3 arrêtes qui sont en contact avec la falaise, et j'exerce une force de 5kN sur la bordure du trou de la cordelette.

Si on exclus les contraintes au niveau du trou qui sont assez mal modélisées (et si ça s'y déforme un peu c'est pas grave), les plus grosses contraintes (sur les arrêtes) semblent être de l'ordre de 200 MPa, ce qui est de l'ordre de la limite d'élasticité (90 à 400 MPa d'après Wikipédia) .


Si on exerce une force de 5kN il devrait donc y avoir pas ou peu de déformations irréversibles, sachant que la norme pour les coinceurs du commerce est de 2kN.

Reste à voir ce que ça donne si on réduit le contact à 3-4 points.