Méthodes de conception pour améliorer la rigidité torsionnelle

Qu'est-ce que la rigidité torsionnelle ?

Rigidité torsionnelle est la capacité d'une chose à résister à la torsion. Pensez à un bâton. Si vous essayez de le tordre, il risque de se plier ou de se casser. Certains bâtons se tordent plus que d'autres. Un bâton qui ne se tord pas beaucoup a bonne rigidité en torsion.

Chez Istar Machining, nous contribuons à la fabrication de pièces présentant une bonne rigidité torsionnelle.

Pourquoi se soucier de la rigidité torsionnelle ?

La rigidité torsionnelle est importante pour de nombreuses raisons :

• Les voitures en ont besoin pour ne pas trembler
• Les avions en ont besoin pour bien voler
• Les machines en ont besoin pour fonctionner correctement
• Les pièces durent plus longtemps lorsqu'elles présentent une bonne rigidité en torsion.
• Moins de secousses signifie moins de bruit

Les éléments qui modifient la rigidité torsionnelle

Questions matérielles

Le module de cisaillement d'un matériau nous indique sa capacité à résister à la torsion. Certains matériaux sont meilleurs que d'autres :

• Acier a un module de cisaillement élevé (G=79 GPa)
• Aluminium a un module de cisaillement plus faible (G=26 GPa)
• Composites comme la fibre de carbone peut être très bonne aussi

Notre usinage CNC de précision L'équipe d'Istar Machining vous aide à choisir le matériau le mieux adapté à vos besoins.

La forme compte aussi

La forme d'une pièce est très importante pour la rigidité en torsion. La forme d'une pièce est très importante pour la rigidité à la torsion. moment d'inertie polaire nous renseigne sur la capacité d'une forme à lutter contre les torsions.

Certaines formes sont plus efficaces que d'autres :

• Tubes ronds bien travailler
• Formes des boîtes travailler encore mieux
• Poutres en I ne fonctionnent pas aussi bien pour la torsion

Les meilleurs moyens de rendre les pièces plus résistantes à la torsion

Utiliser des formes fermées

Formes fermées comme les tubes ou les boîtes sont bien meilleurs que les formes ouvertes.

Regardez ces données :

Istar Machining peut réaliser ces formes fermées à l'aide de nos Cintrage de tubes CNC et Soudage CNC compétences.

Fabriquer des poutres en caisson

Les poutres en caisson sont très bonnes pour la rigidité en torsion. Un test effectué sur des châssis de voiture a montré que les poutres en caisson sont très résistantes à la torsion :

• Les cadres en caisson sont 22% plus rigide que les poutres tubulaires
• Ils se tordent moins sous l'effet des forces exercées sur eux

Utiliser de bons matériaux

Le choix du bon matériau fait une grande différence :

• Les pièces en acier peuvent être 30% plus rigide que les pièces en aluminium
• Mais l'aluminium est plus léger
• Les pièces en fibre de carbone peuvent être 40% plus rigide que l'aluminium avec 25% moins de poids

Notre usinage CNC de l'aluminium et usinage CNC de l'acier peuvent vous aider à choisir ce qui vous convient le mieux.

Rendre les murs plus épais

Des parois plus épaisses permettent de mieux lutter contre la torsion. Mais cela ajoute du poids. Nous pouvons trouver le bon équilibre entre les deux :

• Rigidité suffisante
• Pas trop lourd
• Pas trop cher

Ajouter des côtes et des supports

Côtes sont comme de petits murs qui aident les pièces à rester rigides. Ils empêchent la torsion sans ajouter trop de poids.

Istar Machining peut ajouter des nervures à vos pièces grâce à nos Usinage à 5 axes des outils.

Utilisation de la rigidité torsionnelle dans le monde réel

Voitures et camions

Les voitures de course ont besoin de cadres très rigides. Un bon cadre de voiture de course a une rigidité en torsion de 1 500 Nm/deg. Cela signifie que :

• La voiture se comporte mieux
• Les pneus restent mieux sur la route
• La voiture est plus sûre

Notre Usinage CNC pour l'automobile fabrique des pièces pour les voitures qui doivent être rigides et solides.

Avions et objets volants

Les avions ont besoin de pièces qui ne se tordent pas mais qui restent légères. C'est pourquoi ils utilisent :

• Cadres en caisson
• Fibre de carbone pièces
• Méthodes spéciales d'assemblage des pièces

Chez Istar Machining, nos usinage CNC pour l'aérospatiale sait comment fabriquer les pièces légères et rigides dont les avions ont besoin.

Les grandes machines

Les machines d'usine et les robots doivent être très rigides pour fonctionner correctement. S'ils se tordent :

• Ils fabriquent de mauvaises pièces
• Ils se cassent plus rapidement
• Ils ne sont pas sûrs

Nous contribuons à la fabrication de ces pièces de machine grâce à notre CNC industrielle et usinage de robots compétences.

Comment vérifier si votre pièce est suffisamment rigide ?

Il existe deux méthodes principales pour tester la rigidité torsionnelle :

Tests sur ordinateur (FEA)

Nous pouvons utiliser ANSYS ou d'autres programmes informatiques pour voir si une pièce ne risque pas de trop se tordre avant d'être fabriquée.

Essais en conditions réelles

Nous pouvons également tester des pièces réelles à l'aide de machines spéciales :

• Tordre la pièce avec une force connue
• Voir combien il bouge
• Dites-nous si elle est assez rigide

Les erreurs les plus courantes

Pour la fabrication de pièces nécessitant une bonne rigidité en torsion, il ne faut pas le faire :

• Se concentrer uniquement sur la solidité (la rigidité est différente de la solidité)
• Oubliez les forces qui poussent ou qui tirent
• Manque les endroits où la forme change rapidement
• Essayer d'économiser trop de poids

Comment Istar Machining aide à fabriquer des pièces plus rigides

Chez Istar Machining, nous disposons de nombreux moyens pour fabriquer des pièces présentant une bonne rigidité torsionnelle :

1. Nous vous aidons à choisir le meilleur matériau
2. Nous proposons les meilleures formes
3. Nous utilisons conception à section fermée dans la mesure du possible
4. Nous pouvons ajouter des côtes et des supports aux bons endroits
5. Nous testons les pièces pour nous assurer qu'elles fonctionnent correctement

Étude de cas : Améliorer un arbre de transmission

L'arbre de transmission d'une voiture doit avoir une bonne rigidité en torsion. Nous avons aidé un client en :

1. Passage d'une forme ouverte à un tube fermé
2. Fabrication du tube avec des parois plus épaisses aux points de contrainte
3. Utilisation d'un meilleur alliage d'acier
4. Ajout de petites nervures aux extrémités

La nouvelle partie était :

• 35% plus rigide
• Seulement 10% plus lourd
• Beaucoup moins de risques de rupture

Les meilleurs matériaux pour la rigidité torsionnelle

Voici les meilleurs matériaux si vous avez besoin d'une bonne rigidité en torsion :

Notre Usinage CNC du titane peut fabriquer des pièces à partir de ces matériaux spéciaux.

Comment économiser de l'argent tout en restant rigoureux

Vous pouvez économiser de l'argent tout en conservant une bonne rigidité en torsion :

• Utiliser des formes fermées (rend les pièces 4 à 100 fois plus rigides)
• Placer le matériel là où il est le plus utile
• Utiliser la conception par ordinateur pour trouver la meilleure forme
• Ajouter des côtes au lieu d'épaissir le tout

Cela permet de réduire les coûts de 12-18% tout en conservant la même rigidité.

Étapes à suivre pour améliorer la rigidité en torsion de votre pièce

Suivez les étapes suivantes pour rendre les pièces plus rigides :

1. Commencer par la forme - Utiliser des formes fermées comme des tubes ou des boîtes
2. Choisir un bon matériau - Un module de cisaillement plus élevé signifie une plus grande rigidité
3. Ajouter des côtes - Placer les nervures à l'endroit où la pièce risque de se tordre le plus
4. Testez-le - Utiliser des ordinateurs ou des tests réels pour vérifier la conception
5. Le faire - Travaillez avec des experts comme Istar Machining pour le construire correctement

Pourquoi travailler avec Istar Machining

Lorsque vous avez besoin de pièces présentant une bonne rigidité torsionnelle, Istar Machining vous aide :

• Nous savons tout sur moment d'inertie polaire et module de cisaillement
• Nous avons fabriqué de nombreuses pièces rigides pour les voitures, les avions et les machines.
• Nous pouvons utiliser de nombreux matériaux tels que acier, aluminiumet fibre de carbone
• Nous disposons d'outils tels que ANSYS tester les conceptions avant de les réaliser
• Nous fabriquons des pièces qui ne se tordent pas, ne se cassent pas et ne tombent pas en panne.

Conclusion

La fabrication de pièces présentant une bonne rigidité torsionnelle est essentielle pour de nombreux objets que nous fabriquons. Des voitures aux avions en passant par les machines, les pièces qui résistent à la torsion fonctionnent mieux, durent plus longtemps et assurent la sécurité des personnes.

En utilisant des formes fermées, en choisissant les bons matériaux et en travaillant avec des experts comme Istar Machining, vous pouvez fabriquer des pièces qui restent rigides et solides.

Besoin d'aide pour fabriquer des pièces plus rigides ? Contacter Istar Machining aujourd'hui !

Notes de bas de page

[^1] : Les données sur les sections fermées et ouvertes proviennent d'une recherche de Fictiv sur les méthodes de conception de la rigidité en torsion. [^2] : Les statistiques sur les poutres en caisson qui sont 22% plus rigides que les poutres en tube proviennent de "Research on Test Methods of Frame Torsional Rigidity" publié par Atlantis Press. [^3] : La rigidité torsionnelle du châssis des voitures de course de Formule SAE est de 1 500 Nm/deg, d'après les documents de recherche du département d'ingénierie de l'université du Michigan. [^4] : Statistiques sur les polymères renforcés de fibres de carbone (CFRP) sur 40% de rigidité accrue avec 25% d'économies de poids provenant d'essais de l'industrie aérospatiale. [^5] : Réduction du coût du 12-18% grâce à l'optimisation de la section transversale, d'après les recherches du MDPI Materials Journal.