L’objectif de cet article est d’expliquer le comportement des assemblages vissés chargés axialement. Exemple est pris avec un assemblage précontraint soumis à un effort extérieur porté par l’axe du boulon : mise en précontrainte, chargement de l’assemblage et assemblage. Est ensuite présentée la détermination des raideurs, tels que la répartition des contraintes, la raideur axiale du bouton ou la raideur des pièces assemblées. Les sollicitations thermiques sont ensuite abordées : expression générale, cas particulier, calcul de contraintes, etc. Les considérations sur l’espacement entre deux boulon ou vis successifs concluent cet article.
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Jean GUILLOT
: Professeur émérite - Institut national des sciences appliquées de Toulouse (INSAT)
INTRODUCTION
Ce dossier traite, dans une première partie, du comportement des assemblages boulonnés précontraints pour lesquels on peut admettre que le chargement qui leur est appliqué est axial.
Pour ce type d’assemblage, le supplément d’effort qui est supporté par le boulon est toujours bien inférieur à l’effort appliqué et dépend des raideurs relatives des éléments de l’assemblage et de la forme des pièces.
Ce phénomène, qui est une caractéristique des systèmes précontraints, est particulièrement intéressant dans le cas de sollicitations de fatigue, puisque, si l’on a installé une précontrainte suffisante, un choix judicieux de la forme des pièces et de leur raideur permet de diminuer très fortement la valeur de la contrainte alternée dans la vis et d’assurer ainsi une bonne sécurité en fatigue.
Dans une deuxième partie, les modèles de calcul des raideurs des boulons et des pièces les plus récents sont présentés et discutés. Puis le calcul des sollici-tations dues aux variations de température est abordé ainsi que les problèmes de répartition de pression de contact à l’interface et la détermination de l’espacement entre deux boulons successifs.
Pour de plus amples renseignements concernant les vis et les boulons, ainsi que les normes les concernant, le lecteur est invité à se reporter au dossier [BM 5 560], premier de la série concernant la modélisation et le calcul des assemblages vissés.
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Lorsque les pièces assemblées avec préserrage sont soumises à de fortes variations de température, les variations de contrainte qui sont dues, soit à une différence entre la température du boulon TB et la température des pièces TP , soit à une différence entre les coefficients de dilatation linéique des boulons αLB et des pièces αLP , ne sont en général pas négligeables.
3.1 Expression générale de la variation d’effort
Si on note T0 la température de référence (température à la mise en précontrainte), on a :
variation de la longueur du boulon due à la variation de température (TB – T0) :
( 76 )
variation de longueur de la pièce due à la variation de température (TP – T0) :
( 77 )
avec :
αLB et αLP
:
coefficients de dilatation...
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(3) -
MASSOL (J.) -
Étude des assemblages boulonnés à chargement faiblement excentré soumis à des sollicitations de fatigue.
-
Thèse de doctorat de l’INSA de Toulouse 29 déc. 1994.
(4) -
ALKATAN (F.) -
Modélisation des raideurs des assemblages par éléments filetés précontraints.
-
Thèse de doctorat de l’INSA de Toulouse 9 déc. 2005.
(5) -
SAWA (T.), MARUYAMA (K.) -
On the deformation of the bolt head and nut in bolted joint.
-
Bulletin JSME, v. 19. 128, p. 203-211 (1976).
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Pression de contact entre les pièces assemblées
