Calculateur de ressort de compression

Raideur, charge, contrainte de cisaillement corrigée par Wahl, longueur à bloc et vérification du flambement d'un ressort hélicoïdal de compression à partir du diamètre du fil, du diamètre moyen, des spires actives et du matériau, avec un croquis et une droite charge-flèche.

Mode d’emploi

1. Saisissez "Diamètre du fil d", "Diamètre moyen D" (ou passez "Diamètre saisi" sur "Diamètre extérieur") et "Spires actives Na".
2. Choisissez le "Type d'extrémités" et saisissez la "Longueur libre L0" ; laissez vide pour ignorer les vérifications de longueur à bloc et de flambement.
3. Choisissez un "Matériau" ; le "Module de cisaillement G" est rempli avec une valeur représentative que vous pouvez modifier.
4. Sous "Condition de fonctionnement", choisissez "Flèche connue" ou "Charge connue", saisissez la valeur et lisez la "Raideur du ressort k", les contraintes et les avertissements.

Fonctionnement

• k = G·d⁴ ÷ (8·D³·Na), F = k·x, τ = Kw × 8·F·D ÷ (π·d³), facteur de Wahl Kw = (4C − 1)/(4C − 4) + 0.615/C, indice du ressort C = D/d. Les spires totales et la longueur à bloc dépendent du type d'extrémités (tableau 10-1 de Shigley).
• La résistance à la traction est estimée par Rm = A ÷ dᵐ (tableau 10-4 de Shigley) ; la limite de cisaillement statique vaut 45 % de Rm pour l'acier au carbone tréfilé à froid, 50 % pour trempé et revenu, 35 % pour inox et non ferreux. La limite de flambement de la longueur libre est 2.63·D/α.
• Toutes les valeurs sont des estimations ; la durée de vie en fatigue et la relaxation ne sont pas traitées.

Questions fréquentes

Comment la raideur du ressort est-elle calculée ?

k = G·d⁴ ÷ (8·D³·Na). Une corde à piano (G = 81 GPa), un fil de 2 mm, un diamètre moyen de 20 mm et 10 spires actives donnent k = 81000 × 16 ÷ (8 × 8000 × 10) = 2.025 N/mm.

Pourquoi multiplier par le facteur de Wahl ?

La contrainte à l'intérieur d'une spire est plus élevée à cause de la courbure. Le facteur de Wahl corrige cet effet et le cisaillement direct : environ 1.145 pour un indice de ressort de 10 et 1.25 pour 6.

Quel indice de ressort viser ?

Généralement de 4 à 12. En dessous de 4, le ressort est difficile à enrouler ; au-dessus de 12, les spires s'emmêlent et les dimensions se dispersent.

Quand un ressort de compression flambe-t-il ?

Lorsque la longueur libre dépasse 2.63·D/α : environ 5.26 diamètres moyens avec les deux extrémités encastrées et parallèles (α = 0.5), environ 1.3 avec une extrémité libre (α = 2). Les ressorts plus longs nécessitent une tige ou un tube de guidage.