FR2935516A1 - Complex shaped component assembly digital modeling method, involves modeling boss by group of elements corresponding to shape of angular section with stiffness properties equivalent to boss and represented by beam linked to another beam - Google Patents

Complex shaped component assembly digital modeling method, involves modeling boss by group of elements corresponding to shape of angular section with stiffness properties equivalent to boss and represented by beam linked to another beam Download PDF

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Abstract

The method involves generating a local model of a screwed assembly comprising a screw (43) modeled by a beam, in an indeformable connection. An upper part (41') of a lock piece (41) is constituted by a group of elements (S45) corresponding to shape of angular sections with stiffness properties equivalent to a lower part (41''). A boss (42) is modeled by another group of elements (S42) corresponding to shape of an angular section with stiffness properties equivalent to the boss and represented by another beam linked to a third beam by a node.

Description

MODELISATION D'UN ASSEMBLAGE VISSE [cool L'invention concerne les assemblages par vissage, et en particulier la modélisation numérique des assemblages vissés pour quantifier des efforts et des déformations subies. [0002 ] Les assemblages vissés sont des fixations de plusieurs pièces mécaniques par l'intermédiaire d'un boulon (association vis/écrou), par l'intermédiaire d'un goujon (arbre fileté à ses deux extrémités associé à des écrous ou à des pièces taraudées) ou par l'intermédiaire d'une vis associée à une pièce taraudée. [0003 ] Le dimensionnement des assemblages vissés doit d'une part aboutir à un serrage suffisant pour garantir la tenue de l'assemblage (non glissement ou décollement relatifs) et d'autre part aboutir à un serrage suffisamment réduit pour ne pas détériorer l'assemblage (par rupture de vis, arrachement des filets ou matage des pièces). [0004 De nombreuses études ont déjà été réalisées dans le domaine de la modélisation des assemblages vissés. Ces études sont analytiques et utilisent des raideurs équivalentes des pièces serrées et de la vis. Ces études permettent de dimensionner des assemblages constitués d'une seule vis ou d'un seul boulon sous certaines sollicitations statiques ou de fatigue. Ces études sont basées sur des modèles visant à simuler précisément les contraintes et déplacements locaux de l'assemblage vissé. Ces études ne prennent cependant en compte que des sollicitations axiales de l'assemblage centrées ou très faiblement excentrées. De nouvelles études ont permis d'améliorer la précision des modèles pour des charges fortement excentrées, notamment l'article de M. Agatonovic de 1985 intitulé Beam model of bolted flanged connections'. Si les modèles analytiques sont performants, leurs domaines de validité sont toutefois restreints. [0005 ] D'autres travaux ont alors été réalisés pour dépasser ces limites : ils consistent à l'élaboration de modèles éléments finis volumiques plutôt que des modèles analytiques. De façon générale, la lourdeur des calculs impliquée par ces modèles éléments finis volumiques affinés les rend inutilisables au stade de l'avant-projet, où un grand nombre de solutions d'assemblage différentes doivent être calculées rapidement pour vérifier leur faisabilité. Les modèles existants sont donc soit rapides mais trop limités, soit performant sur une large plage d'application mais trop lourd à mettre en oeuvre en avant-projet. [0006 Pour dimensionner un assemblage vissé, il est nécessaire d'établir le type et l'amplitude des efforts exercés sur l'assemblage. Pour des pièces complexes comportant plusieurs assemblages vissés, il est particulièrement difficile de déterminer quels efforts sont exercés respectivement sur chaque liaison vissée de l'assemblage. Une première méthode consiste à déterminer les efforts appliqués sur la pièce, à assimiler la pièce à un corps rigide, à déterminer quelle liaison vissée est la plus sollicitée par ces efforts, puis à dimensionner cette liaison par une étude localisée. Les autres liaisons vissées utilisent alors le même dimensionnement que la plus sollicitée. [0007 ] En pratique, cette dernière méthode peut aboutir à des résultats relativement peu réalistes, qui obligent à surdimensionner les assemblages vissés ou à prendre un risque sur la fiabilité de l'assemblage. De plus, les assemblages vissés les moins sollicités sont de fait surdimensionnés puisqu'ils adoptent le dimensionnement de la liaison vissée la plus sollicitée. [000s ] Une autre méthode de dimensionnement consiste à utiliser un modèle réalisé en CAO, dans lequel un maillage précis est défini pour un calcul volumique d'éléments finis. Cette méthode permet d'obtenir des valeurs précises pour les efforts exercés sur les différentes liaisons de l'assemblage vissé. Cependant, une telle méthode n'est pas applicable lors d'une phase d'avant projet : le modèle CAO des pièces n'est soit pas disponible au stade de l'avant-projet, soit le temps de calcul nécessaire n'est pas compatible avec le nombre de solutions d'assemblage différentes à tester. [0009 L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. [col o ] L'invention a ainsi pour premier objet un modèle local d'un assemblage vissé comportant : • une vis modélisée par une poutre, et une liaison indéformable ; • une pièce serrée avec une première partie, proche de la tête de la vis, représentée par une poutre et une seconde partie, en appui sur le bossage, constituée par un premier groupe d'éléments S45 correspondant à des sections angulaire d'une forme ayant des propriétés de raideurs équivalentes à ladite seconde partie, chaque élément étant représenté par une poutre, les poutres et la poutre étant reliées par un élément rigide ; et • un bossage, modélisé par un second groupe d'éléments S42 correspondant à une section angulaire d'une forme ayant des propriétés de raideurs équivalentes au bossage et étant en contact avec un élément du premier groupe et étant représenté par une poutre. [0011 ~ Selon une variante, les sections angulaires du premier et du second groupe d'éléments qui sont en contact sont de même forme. [0012 Selon une variante, chaque groupe est constitué de n sections angulaires, n étant au moins égal à 4. [0013] Selon une variante, toutes les n sections angulaires d'un même groupe d'éléments sont d'une même forme, correspondant par exemple à 1/n d'un tube. [0014] Dans une variante, l'ensemble des sections angulaires forment un tube, chaque section de ce tube ayant avantageusement une forme pseudo trapézoïdale. [0015] Selon une variante, un déplacement axial vers le bas est appliqué sur l'extrémité inférieure de la poutre modélisant la vis. [0016] Selon une variante, les éléments du second groupe sont encastrés par leur face inférieure. [0017] L'invention porte également sur un procédé de modélisation numérique par éléments finis de l'assemblage d'un premier composant de forme complexe à un deuxième composant par plusieurs liaisons vissées, le premier composant présentant un point d'application d'effort relié aux différentes liaisons vissées par des jonctions, chaque jonction présentant une rigidité non constante sur sa longueur, le procédé comprenant : • la modélisation de chacune des liaisons vissées par un modèle local tel que décrit ci-dessus ; • pour au moins une jonction entre une liaison vissée et le point d'application d'effort, générer au moins une poutre déformable pour une partie de la jonction de rigidité moindre et/ou une poutre indéformable pour une partie de la jonction de rigidité supérieure, la poutre déformable et la poutre indéformable reliant ladite liaison vissée et le point d'application d'effort. [0018] Selon une variante, ladite jonction entre une liaison vissée et le point d'application d'effort est modélisée uniquement par la poutre déformable et par la poutre indéformable. [0019] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : • la figure 1 est une vue de dessus de deux composants assemblés par vissage ; • la figure 2 est une vue en section de côté des composants de la figure 1; • la figure 3 est une vue en perspective d'une modélisation en éléments finis simples d'un des composants ; • la figure 4 est une vue en perspective d'une modélisation en éléments finis simples d'une liaison vissée ; • la figure 5 est une vue en coupe de côté de la modélisation de la figure 4. [0020] L'invention propose une modélisation numérique d'un assemblage par vissage entre deux composants. Cette modélisation permet de prendre en compte différent types de charges, notamment des charges fortement excentrées dans les calculs, tout en limitant le temps de calcul à des valeurs compatibles avec une étape d'avant-projet. Différentes solutions de dimensionnement pourront notamment être testées sur une durée réduite. [0021 ] Les figures 1 et 2 illustrent un premier composant 1 assemblé par vissage à un deuxième composant 2. Le premier composant 1 présente trois languettes planes 14 à 16. Des alésages 11 à 13 sont ménagés respectivement dans les languettes 14 à 16. Les languettes sont raccordées entre elles par une partie plus massive et rigide 17. Un point d'application d'effort, illustré par une croix à la figure 1, est disposé au sommet de la partie massive 17. Le point d'application d'effort est ainsi relié aux zones d'assemblage vissé à la fois par les languettes 14 à 16 et par la partie massive 17. [0022] Le composant 1 est assemblé au composant 2 par des vis non illustrées. Les têtes des vis s'appuient sur les faces supérieures des languettes 14 à 16. Les corps des vis d'assemblage traversent les alésages 11 à 13. Le deuxième composant 2 présente des alésages filetés (taraudages) disposés en vis-à-vis des alésages 11 à 13. Seuls les alésages 21 et 22 sont illustrés. La partie filetée du corps des vis coopère avec le filetage des alésages du composant 2, de sorte que les languettes 14 à 16 sont maintenues comprimées entre les têtes de vis et le deuxième composant 2. Les faces inférieures des languettes 14 à 16 sont en contact avec une surface plane du composant 2. Les faces inférieures des languettes 14 à 16 peuvent également être en contact avec des bossages du composant 2. [0023] L'invention propose de modéliser chaque assemblage vissé par un modèle local destiné à fournir un bon niveau de précision au niveau d'un assemblage vissé tout en garantissant un temps de calcul réduit, l'ensemble des modèles locaux pouvant ensuite être associés par un modèle global. [0024] Comme illustré à l'aide de la figure 4, au niveau de chaque vis considéré comme un assemblage vissé élémentaire, on peut ainsi considéré une pièce 41 (correspondant au composant 1), serrée sur un bossage 42 (correspondant à une surface plane ou un bossage du composant 2), au moyen d'une vis 43 munie d'une tête 44, la vis venant se loger dans un alésage fileté 45 de la pièce 41. [0025] Pour cette pièce serrée 41, on considère selon l'invention qu'elle est formée d'une première portion 41' supérieure, proche de la tête de vis, et d'une seconde portion 41", inférieure, en appui sur le bossage. Chaque portion a la forme d'un tube entourant l'alésage 45 mais d'autres formes élémentaires peuvent être également utilisées. Pour la portion inférieure 41', le tube est décomposé en 8 parts qui vue de dessus, ont une forme dites pseudo-trapézoïdale (c'est-à-dire qu'elles forment un trapèze avec une base en arc de cercle correspondant une portion d'un alésage cylindrique). [0026] Comme illustré avec la figure 5, dans le modèle local simplifié selon l'invention, la vis 43 est représentée par une poutre déformable 53. Cette poutre 53 raccorde l'extrémité supérieure de l'élément 41' à la face inférieure du bossage 42. La poutre 53, reprenant les propriétés mécaniques du corps de la vis et avantageusement reliée à la portion supérieure 41' de l'élément serré 41 par une liaison indéformable 54, représentant la tête de vis. Dans une variante de l'invention, pour compenser l'erreur induite par une tête de vis indéformable, on modifie la raideur de la poutre 53. [0027 ] Un déplacement axial vers le bas (double flèche 8) est appliqué sur l'extrémité inférieure de la poutre 53 représentant la vis pour simuler la précontrainte de serrage. [0028 La pièce serrée est représentée par un ensemble de poutres : pour la portion supérieure 41', on utilise une poutre tubulaire déformable 51' reprenant les propriétés géométriques et matériaux de la pièce à modéliser. L'utilisation d'un unique élément poutre 51' pour modéliser la partie supérieure 41' au niveau de l'assemblage vissé permet de réduire sensiblement les temps de calculs lors de l'utilisation du modèle. [0029] Pour la portion inférieure 41" en contact avec le bossage 42, on utilise un premier groupe d'éléments de type poutre déformable, chaque élément représentant une section angulaire S45 d'une forme ayant des propriétés de raideurs équivalentes à ladite portion inférieure. Comme illustré aux figures 4 et 5, cette portion inférieure a ici été représentée par 8 poutres 55 de sections û dont seules deux sont visibles à la figure 5, représentatives de la géométrie de la pièce (dans le cas présent, les 8 poutres sont des secteurs représentant chacun 1 /8 d'un anneau). [0030] La poutre 51' est reliée aux poutres 55 par un élément rigide 58 situé au centre de la pièce serrée. Cet élément rigide, indéformable, est notamment utilisé pour appliquer les efforts extérieurs auxquels l'assemblage vissé est soumis. Dans le cas représenté situé à mi-hauteur de la pièce serrée mais cette position peut varier. L'effort extérieur de la liaison est appliqué sur cet élément rigide (plus ou moins) au centre de la liaison. La hauteur à laquelle se situe l'élément rigide 58 modélise ainsi le coefficient d'introduction de la charge, paramètre classique des assemblages vissés. L'application d'un torseur d'efforts sur l'élément 58 permettra de mesurer des déformations et des contraintes à l'intérieur de la liaison vissée. [0031 ] De manière similaire à la portion inférieure 41" de la pièce serrée 41, le bossage 42 qui supporte la pièce serrée et qui reçoit le taraudage est représenté également par des secteurs angulaires S42 dont la réunion forme un tube (ou une autre forme) entourant l'alésage, les faces placées en contact les unes des autres ayant la même forme afin de permettre une détermination précise de la transmission des efforts. On a ainsi 8 poutres déformables 52 de même section et situées juste en dessous des poutres 55. [0032] La face inférieure des éléments S42 est encastrée par l'intermédiaire d'un élément indéformable 57. Un déplacement vers le bas est appliqué sur l'extrémité inférieure de la poutre 53 pour représenter une précontrainte de serrage de la vis. [0033] Le contact qui existe entre la pièce serrée et le bossage se fait noeud à noeud (59) entre les extrémités inférieures des poutres de la pièce serrée et les extrémités supérieures des poutres du bossage. Pour toutes les poutres, les longueurs, les matériaux et les dimensions des sections sont définies selon les données de l'assemblage à représenter. [0034] Dans l'exemple décrit ci-dessus, on a utilisé des groupes de 8 éléments finis S42 et S45. Ce nombre est donné à titre d'exemple, en soulignant qu'avantageusement, ces groupes finis comprendront chacun au moins quatre éléments finis, de préférence d'une même forme (un élément S42 en regard d'un élément S45 ayant par ailleurs la même forme que ce dernier), afin de déterminer précisément la répartition des forces de contact. Un tel modèle permet notamment de déterminer avec précision l'apparition d'un décollement local ou d'un risque de glissement. Un tel modèle permet de plus d'estimer la surface restant en contact lors d'un décollement. [0035] De façon indépendante, l'invention porte également sur un modèle global d'un composant assemblé par vissage. Le modèle local de l'assemblage vissé est avantageusement associé à ce modèle global du composant assemblé 1. Cette association est particulièrement avantageuse pour réaliser des calculs de dimensionnement du composant 1 au stade de l'avant-projet, en particulier lorsque ce composant 1 présente de multiples liaisons vissées et/ou des formes complexes, par exemple des coques. [0036] La figure 3 illustre une modélisation globale du composant 1, ce composant 1 présentant une zone de rigidité supérieure 17 et des zones de rigidité inférieure 14 à 16 pour relier les assemblages vissés à un point d'application d'effort. Ainsi, le point d'application d'effort est relié aux assemblages vissés par des jonctions, chacune de ces jonctions présentant une rigidité non constante sur sa longueur. Pour chacune de ces jonctions, les parties de rigidité inférieure correspondant en l'occurrence aux languettes 14 à 16 sont modélisées par des poutres déformables représentées en pointillés. Les parties de rigidité supérieure correspondant en l'occurrence à la partie massive 17 sont modélisées par des poutres indéformables représentées en traits pleins. Dans l'exemple, chacune des jonctions est ainsi modélisée uniquement par l'intermédiaire d'une poutre indéformable et d'une poutre déformable. Dans d'autre cas, il est possible de n'utiliser qu'une seule poutre (déformable ou indéformable). Les parties rigides qui contiennent beaucoup de matière par exemple, seront représentées par des poutres indéformables, tandis que des parties présentant une moindre épaisseur ou une moindre largeur pourront être représentées par des poutres déformables. Les poutres déformables pourront reprendre les caractéristiques mécaniques du composant 1 (raideur déterminée en fonction du module d'élasticité et de la géométrie). Le modèle global pourra comprendre des liaisons avec plusieurs points d'application d'effort. [0037] Le modèle global permet notamment de calculer la répartition des efforts sur chaque liaison vissée à partir d'un effort appliqué sur le point d'application. Ainsi, un modèle global relativement simple peut être associé à un modèle local relativement précis pour réaliser rapidement des simulations de déformation, d'efforts et de contraintes sur un composant 1 de formes complexes et présentant plusieurs liaisons vissées. Le modèle global permet de dimensionner plus précisément les liaisons les moins sollicitées, et ainsi d'éviter un surdimensionnement. La simulation, faisant appel à l'association du modèle global et des modèles locaux des assemblages vissés, pourra être résolue par itérations successives pour prendre en compte des non linéarités de contact. À chaque itération, un calcul linéaire classique de type éléments finis est réalisé, puis un test de décollement de chacune des poutres de liaison est réalisé. Si des variations d'état (décollement/non décollement) existent pour certaines faces de contact, alors le calcul est repris en supprimant les degrés de liberté des faces en question. Lorsque le calcul est stabilisé, (absence de nouveaux décollements) on obtient alors les résultats souhaités dans tous les éléments filetés. [0038] Le modèle en éléments finis pourra être généré en utilisant toute application adéquate, puis mémorisées sur un support de stockage de données numériques. [0039] Bien que l'exemple illustré fasse référence à un assemblage par vis, la modélisation proposée s'applique également à un assemblage par goujons ou faisant appel à des écrous en lieu et place des têtes de vis. The invention relates to screwed joints, and in particular to the numerical modeling of screwed joints to quantify forces and deformations undergone. The screwed connections are fasteners of several mechanical parts via a bolt (combination screw / nut), via a stud (shaft threaded at both ends associated with nuts or screws). threaded parts) or via a screw associated with a threaded part. The sizing of the screwed assemblies must firstly result in sufficient clamping to ensure the holding of the assembly (non-slip or relative separation) and secondly result in a sufficiently small clamping not to deteriorate the assembly (by breaking screws, tearing threads or matting parts). [0004] Numerous studies have already been carried out in the field of modeling screwed joints. These studies are analytical and use equivalent stiffness of the tight parts and the screw. These studies make it possible to dimension assemblies consisting of a single screw or a single bolt under certain static or fatigue stresses. These studies are based on models aimed at precisely simulating the local stresses and displacements of the screwed assembly. These studies, however, take into account only axial stresses of the assembly centered or very slightly eccentric. New studies have improved the accuracy of the models for highly eccentric loads, including the 1985 article by Agatonovic entitled Beam model of bolted flanged connections. Analytical models perform well, but their areas of validity are limited. Other work was then done to overcome these limits: they consist in the development of volumetric finite element models rather than analytical models. In general, the cumbersome calculations involved in these finite volume finite element models make them unusable at the design stage, where a large number of different assembly solutions must be calculated quickly to verify their feasibility. The existing models are therefore either fast but too limited, or efficient over a wide range of application but too cumbersome to implement in draft. [0006] To size a screw connection, it is necessary to establish the type and magnitude of forces exerted on the assembly. For complex parts comprising several screwed connections, it is particularly difficult to determine which forces are exerted respectively on each screw connection of the assembly. A first method consists in determining the forces applied on the part, in assimilating the part to a rigid body, in determining which screw connection is the most solicited by these efforts, then in dimensioning this connection by a localized study. The other screw connections then use the same dimensioning as the most requested. In practice, the latter method can lead to relatively unrealistic results, which require to oversize the screwed assemblies or to take a risk on the reliability of the assembly. In addition, the screwed assemblies less stressed are in fact oversized since they adopt the design of the screw connection most solicited. Another sizing method consists in using a model made in CAD, in which a precise mesh is defined for a finite element volume calculation. This method makes it possible to obtain precise values for the forces exerted on the various links of the screwed connection. However, such a method is not applicable during a pre-project phase: the CAD model of the parts is either not available at the design stage, or the necessary calculation time is not compatible with the number of different assembly solutions to be tested. The invention aims to solve one or more of these disadvantages. The first object of the invention is therefore a local model of a screw connection comprising: a screw modeled by a beam, and a dimensionally stable connection; A tight part with a first part, close to the head of the screw, represented by a beam and a second part, resting on the boss, constituted by a first group of elements S45 corresponding to angular sections of a shape having stiffness properties equivalent to said second portion, each member being represented by a beam, the beams and the beam being connected by a rigid member; and a boss, modeled by a second group of elements S42 corresponding to an angular section of a shape having stiffness properties equivalent to the boss and being in contact with an element of the first group and being represented by a beam. According to a variant, the angular sections of the first and second groups of elements that are in contact are of the same shape. According to a variant, each group consists of n angular sections, n being at least equal to 4. According to a variant, all the n angular sections of the same group of elements are of the same shape, corresponding for example to 1 / n of a tube. In a variant, the set of angular sections form a tube, each section of this tube preferably having a pseudo trapezoidal shape. Alternatively, an axial downward movement is applied to the lower end of the beam modeling the screw. According to one variant, the elements of the second group are recessed by their lower face. The invention also relates to a method for finite element numerical modeling of the assembly of a first component of complex shape to a second component by a plurality of screwed connections, the first component having a point of application of stress. connected to the different connections screwed by junctions, each junction having a non-constant rigidity along its length, the method comprising: modeling of each of the links screwed by a local model as described above; For at least one junction between a screw connection and the stress application point, generating at least one deformable beam for a part of the junction of less rigidity and / or a dimensionally stable beam for a part of the junction of greater rigidity , the deformable beam and the indeformable beam connecting said screw connection and the stress application point. According to a variant, said junction between a screw connection and the stress application point is modeled only by the deformable beam and the dimensionally stable beam. Other features and advantages of the invention will become apparent from the description which is given below, for information only and in no way limiting, with reference to the accompanying drawings, in which: • Figure 1 is a view of above two components assembled by screwing; Figure 2 is a side sectional view of the components of Figure 1; FIG. 3 is a perspective view of a simple finite element modeling of one of the components; FIG. 4 is a perspective view of a simple finite element modeling of a screw connection; • Figure 5 is a side sectional view of the modeling of Figure 4. The invention provides a numerical modeling of a screw connection between two components. This modeling makes it possible to take into account different types of loads, in particular loads that are highly eccentric in the calculations, while limiting the calculation time to values that are compatible with a preliminary design stage. Different sizing solutions can be tested in particular for a shorter period of time. Figures 1 and 2 illustrate a first component 1 assembled by screwing to a second component 2. The first component 1 has three flat tabs 14 to 16. Bores 11 to 13 are formed respectively in the tabs 14 to 16. The tongues are interconnected by a more massive and rigid portion 17. A force application point, illustrated by a cross in Figure 1, is disposed at the top of the solid portion 17. The stress application point is thus connected to the assembly areas screwed both by the tabs 14 to 16 and the solid portion 17. The component 1 is assembled to the component 2 by screws not shown. The heads of the screws rest on the upper faces of the tongues 14 to 16. The bodies of the assembly screws pass through the bores 11 to 13. The second component 2 has threaded bores (tappings) arranged opposite the bores 11 to 13. Only bores 21 and 22 are illustrated. The threaded portion of the screw body cooperates with the thread of the bores of the component 2, so that the tabs 14 to 16 are held compressed between the screw heads and the second component 2. The lower faces of the tabs 14 to 16 are in contact with a flat surface of the component 2. The lower faces of the tongues 14 to 16 may also be in contact with bosses of the component 2. The invention proposes to model each screwed assembly by a local model intended to provide a good level. precision in a screwed assembly while ensuring a reduced calculation time, all local models can then be associated with a global model. As illustrated with reference to FIG. 4, at each screw considered as an elementary screw connection, it is thus possible to consider a part 41 (corresponding to component 1), clamped on a boss 42 (corresponding to a surface plane or boss component 2), by means of a screw 43 provided with a head 44, the screw being housed in a threaded bore 45 of the part 41. For this tight piece 41, it is considered according to the invention that it is formed of a first portion 41 'upper, close to the screw head, and a second portion 41 ", lower, bearing on the boss.Each portion has the shape of a tube surrounding the bore 45, but other elementary shapes may also be used.For the lower portion 41 ', the tube is decomposed into 8 parts which seen from above, have a so-called pseudo-trapezoidal shape (that is to say that they form a trapezium with a base in an arc corresponding to a portion of an al cylindrical wise). [0026] As illustrated in FIG. 5, in the simplified local model according to the invention, the screw 43 is represented by a deformable beam 53. This beam 53 connects the upper end of the element 41 'to the lower face of the boss 42. The beam 53, taking up the mechanical properties of the body of the screw and advantageously connected to the upper portion 41 'of the clamped element 41 by a dimensionally stable connection 54, representing the screw head. In a variant of the invention, to compensate for the error induced by an indeformable screw head, the stiffness of the beam 53 is modified. [0027] An axial downward movement (double arrow 8) is applied to the end lower beam 53 representing the screw to simulate the preload clamping. The tight piece is represented by a set of beams: for the upper portion 41 ', using a deformable tubular beam 51' taking the geometric properties and materials of the part to be modeled. The use of a single beam element 51 'to model the upper portion 41' at the screwed assembly can significantly reduce the calculation time when using the model. For the lower portion 41 "in contact with the boss 42, a first group of deformable beam type elements is used, each element representing an angular section S45 of a shape having properties of stiffness equivalent to said lower portion. As illustrated in FIGS. 4 and 5, this lower portion has here been represented by 8 beams 55 of sections - only two of which are visible in FIG. 5, representative of the geometry of the part (in this case, the 8 beams are sectors representing each 1/8 of a ring) [0030] The beam 51 'is connected to the beams 55 by a rigid element 58 located in the center of the clamped piece.This rigid, indeformable element is used in particular to apply the external forces to which the screwed assembly is subjected In the case shown located at the mid-height of the clamped part, but this position may vary The external force of the connection is applied on this rigid element (more or less) in the center of the link. The height at which the rigid element 58 is located thus models the coefficient of introduction of the load, a conventional parameter for screwed connections. The application of a force torsor on the element 58 will measure deformations and stresses inside the screw connection. Similarly to the lower portion 41 "of the clamped piece 41, the boss 42 which supports the clamped piece and which receives the thread is also represented by angular sectors S42 whose meeting forms a tube (or another form ) surrounding the bore, the faces placed in contact with each other having the same shape in order to allow an accurate determination of the transmission of the forces There are thus 8 deformable beams 52 of the same section and located just below the beams 55. The lower face of the elements S42 is embedded by means of a deformable element 57. A downward movement is applied to the lower end of the beam 53 to represent a tightening preload of the screw. [0033] ] The contact between the clamped piece and the boss is knot-node (59) between the lower ends of the beams of the clamped piece and the upper ends of the workpiece. The beams of the boss For all the beams, the lengths, the materials and the dimensions of the sections are defined according to the data of the assembly to be represented. In the example described above, we used groups of 8 finite elements S42 and S45. This number is given by way of example, emphasizing that advantageously, these finite groups will each comprise at least four finite elements, preferably of the same shape (an element S42 next to an element S45 having moreover the same as the latter), in order to precisely determine the distribution of the contact forces. Such a model makes it possible in particular to accurately determine the occurrence of a local detachment or a risk of slippage. Such a model also makes it possible to estimate the surface remaining in contact during a detachment. Independently, the invention also relates to an overall model of a component assembled by screwing. The local model of the screwed connection is advantageously associated with this global model of the assembled component 1. This association is particularly advantageous for performing dimensioning calculations of the component 1 at the stage of the preliminary design, particularly when this component 1 presents multiple screwed connections and / or complex shapes, for example shells. FIG. 3 illustrates an overall modeling of the component 1, this component 1 exhibiting a zone of greater rigidity 17 and zones of lower rigidity 14 to 16 for connecting the screwed connections to a point of application of force. Thus, the force application point is connected to the screwed joints by junctions, each of these junctions having a non-constant stiffness along its length. For each of these junctions, the parts of lower rigidity corresponding in this case to the tabs 14 to 16 are modeled by deformable beams shown in dashed lines. The upper stiffness portions corresponding in this case to the solid portion 17 are modeled by indeformable beams shown in solid lines. In the example, each of the junctions is thus modeled only through a dimensionally stable beam and a deformable beam. In other cases, it is possible to use only one beam (deformable or indeformable). The rigid parts which contain a lot of material for example, will be represented by indeformable beams, while parts having a smaller thickness or a smaller width may be represented by deformable beams. The deformable beams can take up the mechanical characteristics of the component 1 (stiffness determined according to the modulus of elasticity and the geometry). The global model may include links with several force application points. The overall model allows in particular to calculate the distribution of forces on each connection screwed from a force applied to the point of application. Thus, a relatively simple global model can be associated with a relatively accurate local model to quickly perform deformation simulations, efforts and constraints on a component 1 of complex shapes and having several screw connections. The global model makes it possible to size more precisely the less stressed links, and thus to avoid oversizing. The simulation, using the combination of the global model and local models of screwed assemblies, can be solved by successive iterations to take into account nonlinearities of contact. At each iteration, a conventional linear finite element calculation is performed, then a detachment test of each of the connecting beams is performed. If state variations (detachment / non-detachment) exist for certain contact faces, then the calculation is resumed by removing the degrees of freedom of the faces in question. When the calculation is stabilized (no new detachments), the desired results are obtained in all the threaded elements. The finite element model can be generated using any suitable application, and then stored on a digital data storage medium. Although the illustrated example refers to a screw connection, the proposed modeling also applies to a connection by studs or using nuts instead of screw heads.

Claims (9)

REVENDICATIONS1. Procédé de modélisation numérique par éléments finis de l'assemblage d'un premier composant de forme complexe (1) à un deuxième composant (2) par plusieurs assemblages vissés, comprenant générer un modèle local de chacune des liaisons vissées comportant a. une vis (43) modélisée par une poutre (53), et une liaison indéformable (54); b. une pièce serrée (41) avec une première partie (41') - raccordée à la liaison indéformable (54) - représentée par une poutre (51') et une seconde partie (41"), constituée par un premier groupe d'éléments S45 correspondant à des sections angulaire d'une forme ayant des propriétés de raideurs équivalentes à ladite seconde partie (41"), chaque élément étant représenté par une poutre (55), les poutres (55) et la poutre (51') étant reliées par un élément rigide (58) ; et c. un bossage (42), modélisé par un second groupe d'éléments S42 correspondant à une section angulaire d'une forme ayant des propriétés de raideurs équivalentes au bossage étant représenté par une poutre (52) liée à une poutre (55) par un noeud (59). REVENDICATIONS1. A finite element numerical modeling method of assembling a first complex-shaped component (1) to a second component (2) by a plurality of screw-threaded assemblies, comprising generating a local model of each of the screwed connections having a. a screw (43) modeled by a beam (53), and a dimensionally stable connection (54); b. a clamped part (41) with a first part (41 ') - connected to the dimensionally stable connection (54) - represented by a beam (51') and a second part (41 ") constituted by a first group of elements S45 corresponding to angular sections of a shape having stiffness properties equivalent to said second portion (41 "), each member being represented by a beam (55), the beams (55) and the beam (51 ') being connected by a rigid member (58); and c. a boss (42), modeled by a second group of elements S42 corresponding to an angular section of a shape having stiffness properties equivalent to the boss being represented by a beam (52) linked to a beam (55) by a knot (59). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sections angulaires du premier et du second groupe d'éléments qui sont en contact sont de même forme. 2. Method according to claim 1, characterized in that the angular sections of the first and second group of elements which are in contact are of the same shape. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que toutes les sections angulaires d'un même groupe d'éléments sont d'une même forme. 3. Method according to claim 1 or claim 2, characterized in that all the angular sections of the same group of elements are of the same shape. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'ensemble des sections angulaires forment un tube. 4. Method according to claim 3, characterized in that all the angular sections form a tube. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque section du tube a une forme pseudo-trapézoïdale. 5. Method according to claim 4, characterized in that each section of the tube has a pseudo-trapezoidal shape. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque groupe est constitué par au moins 4 sections angulaires. 6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that each group is constituted by at least 4 angular sections. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel un déplacement axial vers le bas (8) est appliqué sur l'extrémité inférieure de la poutre (53) modélisant la vis (43). 40 7. Method according to one of the preceding claims, wherein a downward axial movement (8) is applied to the lower end of the beam (53) modeling the screw (43). 40 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, le premier composant présentant un point d'application d'effort relié aux différents assemblages vissés35 par des jonctions (14,15, 16,17), chaque jonction présentant une rigidité non constante sur sa longueur, comportant de plus pur au moins une jonction entre une liaison vissée et le point d'application d'effort, générer au moins une poutre déformable pour une partie de la jonction de rigidité moindre et/ou une poutre indéformable pour une partie de la jonction de rigidité supérieure, la poutre déformable et la poutre indéformable reliant ladite liaison vissée et le point d'application d'effort. 8. Method according to one of the preceding claims, the first component having a force application point connected to the various assemblies screwed by junctions (14,15,16,17), each junction having a non-constant stiffness on its length, having purer at least one junction between a screw connection and the force application point, generating at least one deformable beam for part of the junction of less rigidity and / or a dimensionally stable beam for part of the upper stiffness junction, the deformable beam and the indeformable beam connecting said screw connection and the stress application point. 9. Procédé de modélisation numérique selon la revendication 8, dans lequel ladite jonction entre une liaison vissée et le point d'application d'effort est modélisée uniquement par la poutre déformable et par la poutre indéformable. 9. A numerical modeling method according to claim 8, wherein said junction between a screw connection and the stress application point is modeled only by the deformable beam and the dimensionally stable beam.
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