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Concept
Barre de torsion
Résumé
vignette|En rouge, les barre de torsion avant d'une Alfa Romeo Alfetta.
La barre de torsion est un des types de ressort les plus simples. En mettant à profit l'élasticité transverse des matériaux, il autorise de grandes déformations de structures, et permet la construction d'éléments d'une souplesse plus facile à contrôler.
Il ne faut pas confondre ce phénomène avec celui des ressorts de torsion en spirale utilisés en horlogerie, qui eux travaillent en réalité en flexion.
Pour la barre de torsion, si nous négligeons les extrémités, sa partie active est une barre pleine de diamètre d et de longueur L, ou bien un tube de diamètre intérieur di et de diamètre extérieur de.
L'une des extrémités de la barre est bloquée et considérée comme fixe, l'autre, dite libre, est reliée aux éléments mobiles.
L'application essentielle des barres de torsion est la suspension des véhicules, particulièrement de ceux dont les roues sont indépendantes. On les utilise non seulement sur des véhicules légers, mais aussi sur des engins de masse importante (char d'assaut par exemple) et beaucoup de véhicules tout-terrain.
Appelons Mt le moment de torsion appliqué à l'extrémité libre de la barre et α l'angle dont tourne cette extrémité par rapport à l'autre, sous l'effet de ce moment.
La contrainte maximale de cisaillement dans le ressort vaut :
avec (barre pleine)
ou (tube)
L'angle de rotation de l'extrémité libre vaut :
avec (barre pleine)
ou (tube)
La raideur vaut
Les inconnues sont faciles à obtenir à partir des formules : en effet, pour un matériau donné, les diamètres de la barre ou du tube sont fixés par la condition de résistance, ensuite la condition de déformation impose la longueur.
Avec :
G : Le module de cisaillement
Le moment quadratique dans l'axe de la barre
L'angle de rotation de l'extrémité libre
L: La longueur de la barre
Mt : Le moment
k : La raideur
d : Le diamètre
Dans les barres de torsion à section circulaire, le problème délicat est celui des attaches, au niveau desquelles il ne faut pas provoquer de concentration de contrainte.
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