Développement d'un modèle solide de boulon/nut utilisé dans l'analyse structurelle 3D-FE pour les joints boulonnés

Cette étude vise à développer un modèle solide de boulon/nut utilisé dans l'analyse 3D-FE pour la conception en résistance des structures mécaniques avec des joints boulonnés afin d'obtenir les forces internes et le moment de flexion agissant sur l'assemblage boulon/nut. Un modèle solide de boulon/nut présente l'avantage de réduire considérablement le temps de calcul car il nécessite moins d'éléments et de surfaces de contact. D'autre part, le modèle solide doit avoir les mêmes rigidités axiales et flexurales que l'assemblage boulon/nut réel pour maintenir l'exactitude de l'équilibre des forces et des déplacements dans le joint boulonné et des forces internes ou des contraintes agissant sur l'assemblage boulon/nut calculé. Cette étude décrit comment déterminer les paramètres de conception pour le modèle solide directement à partir des spécifications des assemblages boulon/nut réels de manière appropriée. Pour démontrer la validité du modèle solide développé, les contraintes agissant sur l'assemblage boulon/nut dans un joint boulonné de couvercle de cylindre soumis à une pression interne sont calculées par analyse 3D-FE en utilisant (a) un assemblage boulon/nut axiellement symétrique entièrement modélisé et (b) le modèle solide de boulon/nut développé. Les résultats obtenus en utilisant le modèle solide proposé coïncident exactement avec ceux obtenus avec le modèle d'assemblage boulon/nut axiellement symétrique entièrement modélisé et montrent une bonne concordance avec les mesures utilisant des jauges de contrainte placées sur la tige de boulon. Cela met clairement en évidence l'efficacité et l'utilité du modèle solide développé.