Résistance VS Rigidité : quelle est la différence ?

La force et la rigidité dictent à l'ingénieur de conception de se qualifier pour la conception des matériaux, la conception structurelle, la conception fonctionnelle et la conception dynamique avec l'application des conditions de conception, de l'environnement, de la fonction et du fonctionnement, afin que le travail puisse faire son travail au cours de la durée de vie. Mais pour sélectionner le matériau approprié, il est très important de sélectionner les paramètres optimaux en termes de coût et de performances fonctionnelles, car vous ne pouvez pas utiliser un travail avec un coût aussi élevé.

Qu'est-ce que la rigidité

C'est la propriété du matériau de résister à la déformation lors de l'application d'une force et de rester dans la région du côté inférieur de la limite d'élasticité, de sorte qu'une déformation infime peut également revenir à sa forme originale sans changer la dimension du matériau d'origine. La résistance du matériau est également une mesure de la même propriété, car elle peut également indiquer au concepteur que ce matériau a un module de jeunesse ou une rigidité élevé avec une courbe droite de courbe contrainte-déformation. Ainsi, vous devez vérifier par divers moyens quelle méthode est significative pour vos exigences de conception afin que cette même méthode puisse avoir des résultats pour la conception.

Pour plus d’informations, veuillez visiter les liens YouTube suivants :

Unités de rigidité

Les unités de rigidité sont N/m ou force par unité de dimension linéaire lorsqu'elle est sous-estimée du facteur externe de tension ou de compression, sa valeur numérique provient de l'affichage de la machine d'essai et les dimensions unitaires de l'équation théorique. Ainsi, vous devez trouver uniquement le résultat du calcul de rigidité, soit à partir du test de tension, soit en calculant la rigidité en torsion, car seule la valeur numérique de la sortie de la machine est le résultat de base de ce test.

Équation de rigidité

La rigidité et la résistance ont également une relation avec la recherche de valeurs numériques car leur phénomène de fond est totalement différent les uns des autres, donc le résultat de la machine de test et l'équation ont également une différence entre eux.

L'équation de rigidité est

F= Kx F = Force K= Constante de rigidité X= Déformation La rigidité devient sa propriété intrinsèque lorsque la fabrication du matériau est terminée car la valeur de rigidité est désormais constante pendant la durée de vie restante.

Matériau rigide

La rigidité du matériau donne une idée de la façon dont ce matériau se comportera chaque fois qu'une force ou une charge d'inertie externe s'appliquera sur lui. Les matériaux à module jeune élevé, par exemple l'acier à haute résistance, le diamant, l'acier de surface à haute teneur en carbone, etc., ont une valeur de rigidité élevée en raison de leur résistance à la traction et à leur résistance à l'indentation. Il est donc évident que la dureté, la résistance et une moindre déformation sont le résultat des mêmes matériaux sur le terrain en raison de leur intégrité structurelle.

Rigidité du matériau

Cette propriété indique le comportement de chargement du matériau et, chaque fois qu'une force agit sur lui, comment il peut supporter cette contrainte et se déformer pour créer un équilibre de comportement pour montrer la dureté et la ténacité. Sa résistance à la traction est la principale indication de cette propriété car elle indique comment elle montrera la déformation sur la force de travail. La résistance à la compression a également un rapport avec elle car elle peut donner le même comportement que la résistance à la traction pour une faible déformation face à une force élevée côté compression.

Qu’est-ce que la rigidité en ingénierie ?

Il est très important pour le concepteur de comprendre quel matériau subira une force nominale de déformation importante, car un comportement de déformation importante n'est pas nécessaire pour tout concepteur de structure dans les équipements de classe de sécurité. Le comportement en matière de ténacité a un aspect très important avec cette propriété car si le matériau a une valeur de ténacité élevée, sa rigidité ira vers le côté inférieur.

Qu'est-ce que la force

Chaque fois que le graphique contrainte-déformation des matériaux est généré sur une machine d'essai, il y a un moment où la résistance du matériau ou la résistance à la traction a de la valeur. Cette valeur est liée à la résistance à la flexion, aux performances d'amortissement et à l'intégrité structurelle du matériau, car toutes ont une relation directe les unes avec les autres sous forme indirecte. D'une autre manière, le rapport sur la résistance à la traction peut uniquement donner une idée de la résistance du matériau, de sa rigidité et de sa résistance à la flexion.

Unités de force

Il a sa mesure en Pascal ou N/m2 car il s'agit de la réponse du matériau lors de l'application d'une force, le résultat est donc la résistance à la traction, la résistance à la compression ou toute autre forme du même paramètre. L'acier à haute résistance et faiblement allié peut avoir une résistance d'environ 1200 XNUMX MPa en raison de son ajout d'alliage, de son traitement thermique, de sa structure martensitique et de sa teneur en carbone. Ainsi, les valeurs élevées de Pascal ont une forme très courante de Mega Pascal en raison de leur grande valeur numérique, car s'il y a sept chiffres de résistance dans chaque matériau, il est alors difficile de les écrire sous forme de rapport.

Différence entre résistance et rigidité

La résistance et la rigidité ont de nombreux aspects à décrire dans la sélection des matériaux d'ingénierie, car la majorité des matériaux ont ces deux propriétés dans leur simulation de conception et leurs critères d'acceptation en raison de la ténacité, de la résistance du matériau, de l'avantage mécanique, de la dureté, de la ténacité et du calcul de la rigidité. Le tableau n°1 contient une description de la résistance par rapport à la rigidité sous de nombreux aspects,

Résistance Rigidité C'est la résistance à la force pour une rupture ultime du matériau. C'est la résistance à la rigidité des matériaux. C'est un comportement du matériau sans rupture. C'est le comportement d'un matériau sans déformation. Cela concerne une défaillance physique dans la conception. Il s'agit d'une défaillance fonctionnelle dans la conception. Il peut être élastique et cassant. C'est uniquement pour les élastiques. Tableau.No.1. Force contre rigidité.

Graphique de résistance et de rigidité

Contrainte-déformation est une représentation graphique du graphique Résistance/Raideur, car elle montre comment le matériau se brise sous une contrainte élevée ou quelle est sa valeur de rigidité à partir de la pente du même graphique. La figure n°1 montre le comportement de la pente résistance/rigidité et de la résistance à la traction ultime.

Figure.No.1. Graphique contrainte-déformation.

Comportement sous charge

La figure n° 1 montre que chaque fois que la force exerce son action sur le travail, elle subit une déformation plastique qui correspond à un changement dans le comportement du matériau. Le comportement du matériau a donc une relation avec le graphique contrainte-déformation. Jusqu'à la limite d'élasticité, aucun changement permanent dans le matériau n'est présent car ses atomes disparaissent sans glisser. Mais après la limite d'élasticité, ils glissent par dislocation, vous pouvez donc dire qu'ils vont se briser au point de contrainte de traction ultime.

Rôle dans la sélection des matériaux

La résistance par rapport à la rigidité est un facteur très important dans la sélection du matériau, car la composition du matériau, les performances d'amortissement, l'efficacité énergétique, l'avantage mécanique, le calcul de la rigidité en torsion et la résistance sont des facteurs importants. Un matériau à haute résistance nécessite une structure ayant une valeur de contrainte élevée, mais si les critères d'acceptation ont également une relation avec la déformation, c'est un autre aspect à considérer. Ainsi, la rigidité joue un rôle important dans ce cas car c'est la propriété du processus de sélection des matériaux qui peut contrôler la déformation du matériau/de la structure lors de l'application sans provoquer de défaillance catastrophique sur le terrain.

La figure n°2 montre le tableau de sélection des matériaux.

Exemple d'application de résistance

Cette propriété indique au concepteur d'évaluer le matériau sous différentes formes de résistance à la flexion, de résistance à la torsion, de limite d'élasticité et de résistance ultime à la traction, car dans chaque mode de rupture, la résistance a son importance. Habituellement, si vous sélectionnez un matériau de structure, il peut résister au mode de défaillance avec une bonne résistance. Comme ASTM A 36 est un acier de construction et a une résistance de 250 MPa en limite d'élasticité et de 485 MPa en traction ultime.

Le tableau n°2 montre la résistance des différents matériaux.

Exemple d'application de rigidité

Cela concerne les critères de déformation dans la sélection des matériaux du concepteur, comme la fonte présente moins de déformation lors de l'application de la charge, c'est pourquoi tous les cadres d'usinage CNC des fondations sont en fonte pour moins de vibrations et de déformations dans le processus d'usinage. Il en va de même pour les ponts roulants dans les ateliers, car là aussi, la déformation va à l'encontre des caractéristiques de sécurité sans tenir compte de l'acceptation de la résistance ou de la défaillance, car le sertissage dans le pont roulant n'est pas un élément de sécurité pour l'utilisateur.

Techniques de mesure

La mesure de la résistance peut être effectuée de différentes manières, mais la plus célèbre est la limite d'élasticité pour le processus de conception, car ce point vous indique d'éviter que le nombre de contraintes dans la structure ne reste dans la plage élastique. C'est pourquoi tous les critères d'acceptation utilisent une équation différente de la limite d'élasticité afin que le matériau ne subisse pas de déformation plastique permanente lors de l'application afin d'éviter son écrouissage. Pour le module de rigidité jeune, l'indication ou la pente de la plage élastique du graphique contrainte-déformation peut également vous indiquer le comportement correct du matériau chaque fois qu'il est soumis à l'application d'une force ou d'une charge.

Résistance : ténacité des essais de traction

La zone sous le graphique contrainte-déformation indique la propriété de ténacité du matériau car dans toute sa région, il s'agit du comportement du matériau pour absorber la charge externe sans provoquer de rupture ultime. Ainsi, sous sa forme réelle, l'énergie doit montrer la capacité d'absorption du matériau sans défaillance ultime et la même représentation est l'objectif de la procédure de test d'impact Charpy. Tests de compression :

En tant que concepteur, vous pouvez penser au comportement de votre matériau dans différents modes d'application, car la tension et la compression sont toutes deux des phénomènes dominants dans le mode d'application technique. Disons que la compression est toujours présente même si elle est conçue pour un cas de tension, par exemple le piston du moteur en mouvement n'a pas de tension dans tous les cas car la compression est également présente dans la moitié de ses cycles. Ainsi, le test de compression est également une exigence majeure pour déterminer la résistance du matériau, même en mode tension.

Essais de cisaillement :

Cela vous indique la manière dont la résistance ou la force du matériau coupera sur ses plans de cisaillement sans passer en mode traction ou compression, car il est approximativement perpendiculaire à ce mode. Supposons que les ciseaux cisaillent le matériau en appliquant moins de force que le mode de tension et de compression, vous pouvez dire que cela représente environ 0.4 fois la tension ou la compression. La figure n°3 montre le plus petit échantillon.

Figure.No.3. Test de cisaillement.

Rigidité : analyse contrainte-déformation

Cette analyse peut donner la pente de son graphique pour indiquer la quantité de pente qui y est présente, car cette pente fait son explication pour vous dire que autant de déformation est présente dans la structure avec autant de force.

Mesure du module

Il s'agit d'une mesure de pente du graphique contrainte/déformation pour trouver la valeur sous la forme du module d'Young ou du module élastique, il indique que l'ampleur de la déformation est le résultat du comportement sous contrainte du matériau. Cette valeur est très importante pour votre analyse de conception car tous les autres facteurs y sont déjà présents, comme Ansys accepte la mesure du module et le rapport de position pour décrire l'ensemble du matériau sous forme de chargement statique.

Résistance et rigidité du processus de conception de pièces : 7 facteurs clés

La résistance et la rigidité sont un outil très important pour le concepteur pour tout processus de sélection de matériaux, car le comportement de la structure tout au long de sa durée de vie dépend du processus de sélection du matériau. Ainsi, si vous effectuez une simulation de n'importe quel matériau, recherchez la valeur du module de jeunesse et la limite d'élasticité du matériau pour établir la relation entre la résistance et la rigidité dans la conception par un processus d'analyse.

Pour avoir un devis de conception de résistance par rapport à la rigidité, l'impression 3D d'un modèle réduit et la validation des résultats, veuillez cliquer sur ce lien.

Définir les exigences

Le processus de conception prend toujours en compte la charge ou l'action de la force sur le matériau et la combinaison de charges Force + condition sismique, Force + condition de charge de vent et Force + condition de corrosion pour trouver le scénario des conditions de fonctionnement en temps réel.

Design conceptuel

La forme, la taille et la disposition de l'assemblage du travail peuvent également avoir un effet sur la combinaison de facteurs permettant de décider du comportement de la résistance par rapport à la rigidité de la structure et de trouver le matériau correct dans l'agencement de la méthodologie de conception optimale. Par exemple, dans le cas d'un cadre de panneau solaire, la disposition des éléments en matière d'efficacité énergétique est l'aspect important à prendre en compte dans la conception, plutôt que le facteur résistance/rigidité.

Pour le guide de sélection des matériaux et son devis, veuillez cliquer sur ce lien.

Essais de matériaux

La machine UTM peut effectuer des tests pour déterminer le comportement de résistance par rapport à la rigidité du matériau et pour former des résultats sous forme de résistance à la traction, de limite d'élasticité, de % d'allongement, de module d'élasticité, de densité et de résistance à la fatigue avec le facteur de comportement au fluage. Ainsi, le facteur de conception résistance/rigidité peut prendre une décision en fonction de ces facteurs et de l'application finale du matériau sans aucune référence aux graphiques et tableaux théoriques.

Conception itérative

Il s'agit d'un concept de conception de résistance par rapport à la rigidité par changement continu de matériau à partir des commentaires des clients/utilisateurs, par exemple si le matériau ASTM A 36 est le choix du concepteur mais que les gens se plaignent d'une déformation importante pendant le fonctionnement, le concepteur devrait penser à changer la rigidité élevée. matériau dans la prochaine variante du produit. 5. Prototypage et tests :
La validation physique du produit est également nécessaire pour vérifier les critères de résistance et de rigidité du produit, car l'analyse dans le processus de conception ne peut pas prédire le comportement réel du produit en temps réel.

Validation des simulations

Bien que la décision entre la résistance et la rigidité ne provienne pas uniquement du résultat de la validation de la simulation, il existe un processus de test et de vérification des prototypes pour la validation des paramètres résultants.

Innovation continue

Les commentaires issus de la validation de simulation, de la conception itérative et des tests de prototypes permettent de combiner les efforts pour développer la variante avancée de toute structure ou produit afin que le produit final puisse maintenir les conditions de fonctionnement de manière utile.

Pourquoi choisir Tuofa pour le service de conception et de fabrication de pièces

Lorsque vous décidez de développer un nouveau produit ou des pièces sur mesure pour un modèle existant, de nombreux facteurs entrent en jeu pour l'élaboration de la méthodologie de conception, du processus de production, de la séquence de tests et des critères de qualification, car le développement d'un nouveau produit est un processus complexe en plusieurs étapes. Une équipe ou une organisation experte joue donc un rôle majeur dans tout ce processus. Tuofa China, certifiée ISO 9001, dispose d'une équipe expérimentée de concepteurs et d'ingénieurs de production capables de traduire clairement vos besoins en produits d'ingénierie répondant aux critères de résistance et de rigidité. Pour plus d'informations, veuillez consulter le site web de Tuofa China.

FAQ sur la résistance et la rigidité

Quelle est la valeur de rigidité optimale de la conception d'un pont roulant ?

Sa rigidité optimale doit être d'une telle valeur que, dans des conditions de chargement à pleine charge, elle ne se déforme pas pour devenir une valeur visible à l'œil. Parce que si une déformation visible y est présente, cela créera une panique chez les personnes ou le personnel travaillant au niveau du sol et utilisant celui-ci pour transporter des charges d'un endroit à un autre.

Comment valider la conception ?

Utilisez les méthodes de test de porotype, puis comparez les résultats avec une analyse de simulation avec les mêmes conditions de fonctionnement, matériaux, forces de chargement et paramètres résultants, cela donne la validation de votre conception et de votre dessin conceptuel pour la production de masse.

Un matériau à haute résistance est-il toujours nécessaire ?

Non, d'autres propriétés matérielles qui ont une relation avec la résistance par rapport à la rigidité contribuent à la sélection d'un matériau particulier, ces propriétés sont la ténacité, le module d'élasticité, la résistance à la fatigue, les propriétés de rupture sous contrainte et les résultats de vieillissement thermique.