Utilisation de velcro de fixation probabiliste comme friction

Jun 19, 2023

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 19399 (2022) Citer cet article

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Les attaches probabilistes sont des dispositifs de serrage d'inspiration biologique qui sont verrouillés par des tiges sur chaque surface. En raison des caractéristiques dynamiques du mécanisme de fixation, un frottement se produit inévitablement entre les tiges dans un environnement vibrant. Dans cette étude, l'utilisation de la fixation probabiliste comme composant de réduction des vibrations a été étudiée avec les avantages de l'amortissement induit par le frottement. La rigidité dynamique et le facteur de perte de la fixation probabiliste ont été dérivés de l'interaction vibratoire avec une structure mécanique. Cela a permis de déterminer la dissipation d'énergie due au frottement dans le crochet et la boucle à partir de l'analyse de la propagation des ondes. À mesure que l’amplitude des vibrations augmentait, le facteur de perte de la fixation augmentait progressivement en raison de l’augmentation du frottement entre les multiples tiges. Avec l'application probabiliste des fixations, la génération et la transmission des vibrations ont été réduites par rapport à l'assemblage boulonné en raison des contacts de friction inhérents. Grâce à cet avantage unique, la fixation probabiliste a des applications potentielles lorsqu'un amortissement important est requis avec un avantage supplémentaire en termes de poids réduit.

Les demandes en matière de réduction du bruit et des vibrations augmentent pour améliorer les performances des systèmes mécaniques tels que les appareils électroniques et les automobiles. La réduction des vibrations inutiles est un facteur de conception important pour la vérification de la durabilité, de la précision et de la qualité des performances d'un système de machine. L'énergie vibratoire est transmise depuis les composants opérationnels, notamment les moteurs et les compresseurs, via les fixations vers les environnements environnants. Les fixations dans les structures assemblées réduisent la transmission des vibrations et empêchent les bruits de bourdonnement, de grincement et de cliquetis (BSR). Le bruit BSR est généré par les contacts frictionnels entre composants adjacents1. L’analyse de la transmission de l’énergie des ondes de flexion est nécessaire pour analyser l’influence des joints sur le comportement vibratoire2. L'approche par vagues a pris en compte plusieurs combinaisons de profondeur de nervure et d'espacement des boulons. Le bruit à bord des véhicules a été mesuré lorsque des trains circulaient à des vitesses différentes sur le même tronçon de voie non ballasté équipé de deux types de fixations de rail3. En fonction de la rigidité des fixations des rails, le spectre du bruit interne a montré la bande de fréquences des générations de bruit aérien et structurel. Afin de prévenir le bruit BSR, plusieurs pratiques de conception efficaces ont été proposées4. Les fixations le long de la surface de garniture et les systèmes de fixation hybrides intégrant à la fois des joints porteurs et non porteurs ont été recommandés.

Les boulons filetés sont largement utilisés en raison de plusieurs avantages tels qu'un fonctionnement simple, un faible coût et une résistance élevée à la traction. Les boulons de fixation perdent leur force de serrage par auto-desserrage, notamment lorsqu'ils sont exposés à des excitations transversales5. Le desserrage des boulons entraîne la rupture des connexions articulées. Il est important d’augmenter la fiabilité du boulon en empêchant son auto-desserrage6. Toh et al.7 ont évalué la force de serrage du boulon dans le bras inférieur du véhicule grâce à la fréquence de résonance des vibrations. La rigidité dynamique des assemblages boulonnés a été évaluée dans des composites stratifiés par l'analyse de la propagation des ondes de flexion8. Afin d’augmenter les performances de réduction des vibrations des joints boulonnés, des matériaux amortisseurs viscoélastiques ont été utilisés9.

Récemment, les méthodes de fixation conventionnelles ont été remplacées par des adhésifs. Le collage présente l’avantage d’une distorsion minimale du composant par rapport aux pièces soudées10. La liaison adhésive offre une rigidité améliorée par rapport aux fixations conventionnelles ou au soudage par points, car elle crée une liaison continue plutôt que des contacts ponctuels locaux. En conséquence, des contraintes uniformément réparties sur une grande surface ont été générées dans la fixation11. L’adhésif présentait de bonnes performances d’absorption d’énergie et induisait des propriétés efficaces d’amortissement du bruit et des vibrations12. Avec les avantages liés à l’application aux structures composites, les applications du collage se développent rapidement. Le collage a une application limitée pour les systèmes nécessitant un remontage.