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Sunday, 4 August 2024

Pour résoudre un problème de statique ou de dynamique du solide, il faut calculer le moment de toutes les forces par rapport à un même point. Avec le formalisme des torseurs, on parle de « transporter les torseurs » en un même point. Lorsque l'on transporte le torseur, la première colonne (composantes X, Y, Z) ne change pas, mais la seconde (L, M, N) est modifiée par le moment de la force. On utilise les termes de: Soit une force appliquée en un point A. En un point B quelconque de l'espace, il est possible de définir un vecteur moment de cette force,. Par construction, le champ des moments est équiprojectif, c'est donc un torseur des actions mécaniques. La force représente une interaction entre deux corps. Le torseur est une représentation de l'effet mécanique de l'interaction. Si les corps sont appelés i et j, l'action de j sur i est habituellement notée « j / i » ou bien « j → i ». Le champ des moments est donc noté ou bien. Deux torseurs peuvent-être décrits: - le torseur équivalent: qui est la réduction du système de force en une force résultante et un moment résultant.

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Un contact entre deux pièces 1 et 2 fait en général intervenir une distribution de forces: la zone de contact réelle est une surface Σ d'aire non nulle, on peut donc définir une densité de force en chaque point de la surface. Le torseur représentant l'action de contact est la somme de tous ces torseurs: où dS est un élément de surface infinitésimal autour du point M. La résultante de ce torseur est la somme des forces: Au point de contact, une pièce ne peut transmettre un effort à une autre que si le mouvement relatif est bloqué. Dans le modèle des liaisons parfaites, on ne considère que la transmission d'effort par obstacles; il n'y a pas d' adhérence ni de frottement. En génie mécanique, les différents types de contact sont décrits par onze liaisons mécaniques modèle, définies par la norme ISO 3952-1. Une liaison mécanique bloque certaines translations et certaines rotations relatives. On peut donc connaître la forme qu'aura le torseur d'action réduit au point de contact si l'on connaît la liaison entre les pièces.

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Considérons un système composé d'un piston (noté 1), d'une bielle (notée 2) et d'un vilebrequin (noté 3), le bâti étant noté 0. La longueur OB de manivelle vaut 30 mm, la longueur AB de la bielle vaut 80 mm. Le système tourne avec une fréquence N = 3 000 tr/min. Quelle est la vitesse du piston V( A ∈1/0) lorsque le vilebrequin fait un angle ( x, OB) = 150 °? Les coordonnées des points sont (en mètre):. La loi de composition des mouvements s'écrit:. Il est à noter que l'on peut aussi considérer la chaîne cinématique fermée 0 → 1 → 2 → 3 → 0, ce qui nous donne l'équation équivalente:. Toutes les composantes sont exprimées dans le repère; on omettra donc d'indiquer le repère afin d'alléger la notation. D'après la nature des liaisons, on a: liaison 1/0 pivot-glissant d'axe Ax:; liaison 1/2 pivot-glissant d'axe Az:; liaison 2/3 pivot d'axe Bz:; liaison 3/0 pivot d'axe Oz: avec ω z (3/0) = π × N/30 = 314 rad s −1. On applique la simplification des problèmes plans: On vérifie que l'on n'a pas plus de trois inconnues.

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Le changement de centre de réduction d'un point A à un point B revient à calculer le moment de la résultante force par rapport à un point B; cette opération est appelée « transport du torseur en B ». Si l'on connaît le moment de la force par rapport à un point A (habituellement le point d'application de la force, puisque le moment y est nul), on a: Un torseur dont la résultante est nulle est dit torseur couple: du fait de la relation de transport des moments, il est clair que pour tous points A et B, le moment d'un couple est indépendant du point de réduction choisi. Le torseur dont le moment et la résultante sont nuls est appelé le torseur nul {0}. Lorsque le moment est perpendiculaire à la résultante, on dit que ce torseur est un glisseur: il existe une droite parallèle à la résultante telle que la réduction de ce torseur en tout point de cette droite a un moment nul. Les torseurs représentant des forces seules sont des glisseurs; la droite sur laquelle le moment s'annule est la droite d'action de la force, elle contient le point d'application de la force.

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Liaison ponctuelle, ou sphère-plan Une seule composante d'action mécanique empêche un seul degré de liberté: la translation suivant la normale au plan. Le point de contact et la normale au plan permettent de connaître la forme du torseur (glisseur). Fondamental: Liaison ponctuelle de centre \(C\) et de normale \(\vec z\) \(\left\{ \mathcal{F}_{1 \rightarrow 2} \right\} = \begin{array}{c} \\ \\ \\ \end{array}_C \left\{ \begin{array}{cc} 0 & 0 \\ 0 & 0 \\ Z & 0 \end{array} \right\}_{(\vec x, \vec y, \vec z)}\) Liaison ponctuelle Exemple: Dans la vie courante Bille de stylo sur feuille de papier. Attention: Pour ce contact ponctuel entre deux solides, le glisseur modélisant l'action mécanique de 1 sur 2 est a priori dirigé de 1 vers 2.

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