Que se produit-il avec les forces de précharge et de serrage lorsque des charges externes sont appliquées ?
D’une manière générale, un couple est appliqué au boulon ou à l’écrou via une clé pour générer la charge de serrage requise. Cette charge de serrage est appelée précharge. On définit la précharge comme la tension créée dans une fixation lorsqu’elle est serrée. Sa fonction est de prévenir le glissement et l’ouverture de la pièce de construction. La force de serrage, en réponse à la précharge, est la force qui agit sur les pièces.
Lorsque des forces externes agissent sur des assemblages, chaque élément transmettant une force doit être analysé. Il est possible de prévoir le comportement des assemblages en observant leur réaction aux forces externes.
Par conséquent, le calcul d’un seul assemblage boulonné se base sur le comportement élastique de l’assemblage dans l’axe du boulon. Cette zone a un effet considérable sur la déformation et la charge du boulon.
Durant le montage de l’assemblage une précharge FM se produit, créant une charge de serrage FK à l’interface. C’est le facteur de rigidité qu’il convient de définir en premier lieu. C’est la quantité de charge requise pour allonger 1 mm du matériau.
Ainsi, la charge de service axiale FA, appliquée via les pièces serrées et agissant sur le boulon, est transmise par l’espace serré et le boulon. La proportion de la charge de service qui s’applique au boulon en plus de la précharge est désignée comme la charge du boulon FSA et FPA est la réduction de la précharge due à la charge de service externe. Cette proportion dépend du comportement élastique de l’assemblage.
Le diagramme ci-dessous illustre les forces et les déplacements qui se produisent dans l’assemblage boulonné. Par conséquent, le diagramme précédent sera modifié comme suit :
La formule précédente peut être vérifiée par l’exemple suivant
Étape 1
L’assemblage boulonné est serré à 5 kN. Aucune charge externe n’est appliquée.
Étape 2
Les charges statiques externes (4 kN) sont appliquées mais à une valeur inférieure à celles de la précharge. La précharge initiale devient désormais la précharge résiduelle. La charge du boulon est estimée à 5,4 kN mais la force de serrage est réduite à 1,4 kN.
Étape 3
Des charges externes supplémentaires sont appliquées à une valeur supérieure à celle de la précharge initiale. Comme la charge externe est très supérieure à la précharge, les pièces s’écartent et la charge du boulon augmente à 10 kN. (100 % des charges externes)
En conclusion, le comportement élastique de chaque composant a été réexaminé lorsque les forces axiales étaient générées dans l’assemblage. En outre, il convient de prendre en compte d’autres facteurs externes, tels que les forces de cisaillement, la température, les vibrations et les charges dynamiques, pour prévoir précisément la précharge requise. Pour plus d’informations, veuillez contacter votre bureau Nord-Lock le plus proche.