FR2514792A1 - METAL ETOFF AND METHOD FOR FORMING OBJECTS HAVING ISOTROPIC PROPERTIES - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UNE ETOFFE METALLIQUE UTILE POUR L'AMORTISSEMENT DES VIBRATIONS. ELLE SE RAPPORTE A UNE ETOFFE METALLIQUE FORMEE PAR DES FILS ONDULES 13 OU DES HELICES DE MANIERE QU'ILS SOIENT IMBRIQUES LES UNS DANS LES AUTRES. LA COMPRESSION DE L'ENSEMBLE FORME PERMET LA REALISATION D'OBJETS QUI PEUVENT SUPPORTER DES FORCES DANS TOUTES LES DIRECTIONS OU QUI PEUVENT ETRE DEPLACES DANS TOUTES LES DIRECTIONS. APPLICATION AUX DISPOSITIFS DE MONTAGE OU D'AMORTISSEMENT DESTINES A ISOLER DES VIBRATIONS.THE INVENTION CONCERNS A METAL SHAFT USEFUL FOR THE DAMPING OF VIBRATIONS. IT RELATES TO A METAL ETOFFE SHAPED BY CORRUGATED WIRES 13 OR PROPELLERS SO THAT THEY ARE NESTED INTO EACH OTHER. THE COMPRESSION OF THE SHAPED ASSEMBLY ALLOWS THE REALIZATION OF OBJECTS WHICH CAN SUPPORT FORCES IN ANY DIRECTIONS OR WHICH CAN BE MOVED IN ANY DIRECTIONS. APPLICATION TO MOUNTING OR DAMPING DEVICES INTENDED TO ISOLATE VIBRATION.
Description
2514,7922514.792
La présente invention concerne de façon géné- The present invention generally relates to
rale le domaine des étoffes métalliques et plus précisé- the field of metal fabrics and more precisely
ment des configurations de fibres individuelles ou de brins utilisés pour la formation d'éléments élastiques ayant une répartition uniforme de contraintes et capables de supporter des charges et d'assurer des déplacements configurations of individual fibers or strands used for the formation of elastic elements having a uniform distribution of stresses and capable of supporting loads and displacing
dans plusieurs directions.in several directions.
La réalisation de matières et d'ensembles d'amortissement et d'isolement de vibration, de choc et du bruit dans les applications dynamiques est l'objet de The realization of materials and assemblies for damping and isolation of vibration, shock and noise in dynamic applications is the object of
rechercheset de misesau point constantes depuis des di- constant research and development
zaines d'années Des matières telles que le caoutchouc, les matières plastiques, le liège et le feutre ont été utiliséesde façon importante pour la réduction des charges zaines of years Materials such as rubber, plastics, cork and felt have been used extensively for load reduction
dynamiques dans des applications très diverses En parti- dynamics in a wide variety of applications.
culier, on a constaté que le caoutchouc naturel et divers élastomères de synthèse présentaient des caractéristiques propres d'élasticité et d'amortissement et des constantes élastiques convenant parfaitement dans des accouplements, des dispositifs de montage, des manchons, des amortisseurs, In particular, it has been found that natural rubber and various synthetic elastomers have inherent characteristics of elasticity and damping and resilient constants which are ideally suited for couplings, mounting devices, sleeves, dampers,
des supports et d'autres produits très divers qui subis- supports and other very diverse products that suffer
sent des charges dynamiques.feel dynamic loads.
On sait que des paramètre physiques tels que le poids, les restrictions d'encombrement, les charges subies et analogues ne sont pas les seules considérations It is known that physical parameters such as weight, space restrictions, loads and the like are not the only considerations.
qui ont une influence sur la sélection des matières utili- influence on the selection of materials used in
sées dans une application dynamique particulière Bien que les matières élastomères possèdent des propriétés les rendant très utiles dans de nombreuses applications, on In particular, although elastomeric materials have properties that make them very useful in many
s'est rendu compte très tôt que les élastomères ne pour- early realized that elastomers can not
raient pas convenir dans les cas dans lesquels les tempé- not be appropriate in cases where the temperatures
ratures subies peuvent être très élevées ou très faibles, en présence de matières corrosives ou lorsqu'il existe erations may be very high or very low, in the presence of corrosive
d'autres conditions environnantes très sévères. other very severe environmental conditions.
A partir des années 40, on a utilisé une ma- Since the 1940s, a machine has been used
tière résistant aux intempéries, ayant une bonne élasti- weather-resistant, with good elasticity
cité et d'excellentes caractéristiques d'amortissement avec cited and excellent damping characteristics with
25147 à 9225147 to 92
des constantes élastiques non linéaires, ces matières nonlinear elastic constants, these materials
étant appelées "étoffes métalliques" dans le présent mé- being called "metal fabrics" in the present
moire Une étoffe métallique est habituellement le type de matière le plus couramment utilisé dans les applications de montage dynamique de caractéristiques élevées en pré- sence de milieux corrosifs ou lorsque les températures peuvent être très élevées ou très faibles Le type le A metal fabric is usually the type of material most commonly used in high-performance dynamic mounting applications in the presence of corrosive media or when temperatures can be very high or very low.
plus courant d'étoffe métallique utilisé dans les appli- most common metal fabric used in
cationsdynamiques est sous forme de "métal tricoté" tel que représenté sur la figure 1 Pratiquement n'importe quel métal ou autre matière qui peut être désiré sous cationsdynamiques is in the form of "metal knitted" as shown in Figure 1 Virtually any metal or other material that may be desired under
forme d'un fil ou d'un brin peut être utilisé pour la for- form of a wire or a strand can be used for
mation de la matière tricotée, notamment l'acier inoxyda- knitted material, especially stainless steel,
ble, le cuivre, l'aluminium, l'acier au carbone, l'acier galvanisé, le "Nylon", les fils de fibres de verre, les copper, aluminum, carbon steel, galvanized steel, "nylon", fiberglass
fils d'amiante et analogues.asbestos yarn and the like.
On sait que des tampons plats, des objets en We know that flat buffers, objects in
forme de couronne et d'autres objets ayant des formes symé- crown and other objects with symmetrical shapes
triques relativement simples peuvent être formés à l'aide relatively simple cues can be trained using
de fil tricoté, par mise en oeuvre d'un procédé en plu- of knitted yarn, by implementing a method in particular
sieurs étapes Les différents fils ou brins sont littéra- The different threads or strands are litera-
lement tricotés les uns avec les autres à l'aide de ma- knitted together with each other
chine modifiée de tricotage afi 4 qu'ils forment une "chaus- china modified knitting afi 4 they form a "shoe"
sette" dans laquelle les fils sont reliés les uns aux autres en formant des boucles imbriquées, comme représenté sur la figure 1 La dimension et la densité des fils ou in which the wires are connected to each other by forming nested loops, as shown in FIG. 1 The size and density of the wires or
brins dans une chaussette ou un tube donné peuvent être modi- strands in a given sock or tube may be modified
fiées à volonté suivant l'application particulière du fil tricoté utilisé Lorsque la configuration tricotée de la figure 1 est terminée, la "chaussette" peut être aplatie, étirée, ondulée ou enroulée afin que la matière présente une ou plusieurs propriétés voulues dans une application According to the particular application of the knitted yarn used when the knitted configuration of FIG. 1 is finished, the "sock" can be flattened, stretched, corrugated or rolled up so that the material has one or more desired properties in one application.
particulière Après la 'in de ces opérations, les chaus- After the end of these operations, the shoes
settes sont habituellement enroulées sous forme de cylindres ou de tubes qui sont alors comprimés de façon uniaxiale are usually rolled up into cylinders or tubes which are then compressed uniaxially
par des moules métalliques qui forment la configuration fi- metal molds that form the final configuration
nale, habituellement celle d'un tampon circulaire plat ou nal, usually that of a flat circular buffer or
d'une couronne Essentiellement à cause des boucles im- of a crown Essentially because of the im-
briquées, l'objet terminé a des propriétés analogues à celles d'une matière élastomère essentiellement dans la direction de compression, avec l'avantage supplémentaire d'une bonne résistance aux matières corrosives et aux the finished object has properties similar to those of an elastomeric material essentially in the compression direction, with the additional advantage of good resistance to corrosive materials and
températures extrêmes.extreme temperatures.
Bien que les étoffes métalliques tricotées actuellement disponibles puissent être utilisées réellement à la place d'élastomère dans de nombreuses applications Although currently available knitted metal fabrics can actually be used in place of elastomer in many applications
présentant des conditions sévères d'utilisation, les ca- presenting severe conditions of use, the
ractéristiques des objets formés de telles étoffes ou characteristics of objects formed from such fabrics or
tricots métalliques sont unidirectionnelles Cette expres- metal knits are unidirectional This expression
sion indique que les objets formés d'un tricot métallique ne peuvent pas subir des déplacements ou des charges dans plusieurs directions et ne présentent pas une répartition indicates that metal-knit objects can not be moved or loaded in more than one direction and
uniforme des contraintes.uniform constraints.
La raison d'un tel comportement est la cons- The reason for such behavior is the
truction anisotrope du tricot métallique On peut noter anisotropic truction of metallic knitting
sur la figure 1 que, lorsque les boucles adjacentes s'op- in Figure 1 that when the adjacent loops oppose
posent à une force Flou lors d'un déplacement dans la di- pose a blurry force when moving in the di-
rection de cette force, les boucles peuvent glisser les unes par rapport aux autres suivant la longueur des boucles of this force, the loops can slide relative to each other according to the length of the loops
lorsqu'une force F 2 est appliquée dans une autre direc- when a force F 2 is applied in another direction
tion ou lors d'un déplacement dans cette autre direction. when traveling in that other direction.
Ce comportement existe même après enroulement et compres- This behavior exists even after winding and compres-
sion uniaxiale de la chaussette tricotée réalisée comme représenté sur la figure 1 En conséquence, un objet formé d'un tricot métallique peut en général résister à une force ou à un déplacement uniquement dans la direction de compression de la matière En outre, comme les boucles adjacentes imbriquées permettent un glissement mutuel, Thus, a metal knit object can generally withstand a force or displacement only in the direction of compression of the material. In addition, like the loops, the knitted sock made as shown in FIG. nested adjacencies allow mutual slippage,
l'objet tricoté ne peut pas présenter une répartition uni- the knitted object can not have a uniform distribution
forme des contraintes.forms constraints.
L'effet pratique des restictions précitées présentées par les tricots métalliques est une limitation des dispositifs de montage, des accouplements, des supports et autres éléments qui peuvent être réalisés pour encaisser des charges dans plusieurs directions Par exemple, un dispositif de montage formé d'un tricot métallique et qui est soumis à des chargeset/ou des déplacements dans plusieurs directions comporte plusieurs parties séparées formées par des patins de tricot métallique ayant chacun, dans le dispositif de montage, une orientation telle qu'ils peuvent supporter les forces appliquées parallèlement à The practical effect of the aforesaid restitutions presented by the metal knits is a limitation of the mounting devices, couplings, supports and other elements that can be made to collect loads in several directions. For example, a mounting device consisting of a metal fabric and which is subjected to loads and / or displacements in several directions comprises a plurality of separate parts formed by metal knitted pads each having, in the mounting device, an orientation such that they can withstand the forces applied parallel to
l'axe de compression de chaque patin tricoté Plus préci- the compression axis of each knitted pad More precise
sément, on peut supposer qu'un dispositif de montage en forme de couronne formé par empilement est soumis à des charges axiales et radiales Un patin de tricot métallique en forme de couronne placé entre les parties métalliques correspondantes du dispositif de montage résiste aux It may be assumed that a stacked ring-shaped mounting device is subjected to axial and radial loads. A crown-shaped metal knit pad placed between the corresponding metal parts of the mounting device is resistant to
forces axiales mais non aux charges radiales En consé- axial forces but not to radial loads.
quence, il faut au moins trois parties supplémentaires de tricot métallique, disposées radialement dans le dispositif de montage et orientées de manière que les charges radiales soient appliquées suivant l'axe de compression de chacune de ces parties Le dispositif résultant de montage est donc de conception plus difficilte et de coût et d'encoabrenent plus Therefore, at least three additional pieces of metal knit are required, arranged radially in the mounting device and oriented so that the radial loads are applied along the compression axis of each of these parts. The resulting assembly device is therefore of design. more difficult and cost and still more
grand que ceux d'un objet formé de l'étoffe métallique se- larger than those of an object made of metal fabric se-
lon l'invention, comme décrit dans la suite du présent mé- the invention, as described later in the present
moire. En outre, étant donné l'anisotropie du tricot métallique, on a constaté que les patins, les couronnes ou autres objets terminés formés de tricot n'assuraient pas memory. In addition, because of the anisotropy of the metal knit, it has been found that skates, crowns or other finished objects formed of knit fabric do not provide
une répartition uniforme des contraintes Cette caractéris- a uniform distribution of constraints This characteristic
tique peut provoquer une défaillance prématurée dans de nombreuses applications dynamiques ou au moins peut créer des points de concentration de contraintes dans une partie, pouvant compromettre le rendement de fonctionnement De plus, le tricot métallique est donc utilisé d'une façon peu efficace et nécessite une augmentation de poids des It can cause premature failure in many dynamic applications or at least can create stress concentration points in a part, which can compromise the efficiency of operation. In addition, the metal knit is therefore used inefficiently and requires weight increase
objets terminés.completed objects.
L'invention remédie aux inconvénients des tri- The invention overcomes the disadvantages of
cots métalliques connus par suppression des restrictions qu'ils imposent, grâce à l'utilisation de fils ou brins individuels ayant des configurations bidimensionnelles ou tridimensionnelles et qui, lorsqu'ils sont comprimés, known metal costs by removing the restrictions they impose, through the use of individual wires or strands having two-dimensional or three-dimensional configurations and which, when compressed,
forment un objet terminé qui a une répartition très uni- form a finished object that has a very even distribution
forme de contraintes et qui permet l'utilisation de forces et de déplacements dans plusieurs directions Comme décrit form of stress and which allows the use of forces and displacements in several directions As described
*en détail dans la suite du présent mémoire, les configu- * In detail in the remainder of this Memorandum, the configu-
rations bidimensionnelles des brins individuels peuvent correspondre à des formes diverses, notamment triangulaire, courbe, circulaire, sinusoïdale et analogues La forme tridimensionnelle des fils individuels est analogue à celle d'un ressort hélicoïdal ayant des diamètres de spire et des diamètres de fil particulier comme décrit dans la suite du présent mémoire Contrairement à la construction à Two-dimensional rations of the individual strands may correspond to various shapes, including triangular, curved, circular, sinusoidal and the like. The three-dimensional shape of the individual strands is analogous to that of a coil spring having particular coil diameters and wire diameters as described. in the remainder of this memo Unlike the construction to
boucles imbriquées du tricot métallique, les formes bidi- interlaced loops of metallic knit, two-dimensional
mensionnelle et tridimensionnelle de l'étoffe métallique selon l'invention permettent la réalisation d'un objet dimensional and three-dimensional metal fabric according to the invention allow the realization of an object
terminé plus homogène et plus isotrope, après une compres- finished more homogeneous and more isotropic, after a compres-
sion dans un moule de forme convenable Plusieurs éléments in a mold of a suitable shape Several elements
bidimensionnels individuels, plusieurs spires tridimen- two-dimensional, three-dimensional, three-dimensional
sionnelles ou une combinaison d'éléments analogues peuvent or a combination of similar elements may
être imbriqués et tassés de façon aléatoire, avec une den- to be nested and packed randomly, with a den-
sité suffisante après compression pour que les brins indi- sufficient pressure after compression so that the strands indi-
viduels présentent un déplacement relatif limité, contrai- viduals have a limited relative displacement, contrary
rement au glissement permis par la construction des boucles to the slip allowed by the construction of the loops
d'un tricot.of a knit.
L'invention concerne donc une étoffe métallique The invention therefore relates to a metal fabric
qui, lorsqu'elle est comprimée, présente une répartition uni- which, when compressed, has a uniform distribution
forme des contraintes et permet l'application de charges form constraints and allows the application of loads
et l'exécution de déplacements dans plusieurs directions. and performing moves in multiple directions.
Elle concerne aussi une étoffe métallique for- It also relates to a metal fabric
mée d'un ou plusieurs fils individuels de forme spiralée, of one or more individual spiral-shaped wires,
ayant une plage optimale de diamètres de filset de dia- having an optimum range of wire diameters and diameters
mètres de spires.meters of turns.
Elle concerne aussi une étoffe métallique com- It also relates to a metal fabric
prenant brins allongés et individuels ayant diverses for- taking elongated and individual strands with various
mes bidimensionnelles.my two-dimensional ones.
Elle concerne aussi une étoffe métallique com- It also relates to a metal fabric
prenant une combinaison de plusieurs fils individuels ayant des formes spiralées et de plusieurs fils allongés taking a combination of several individual threads having spiral shapes and several elongated threads
individuels ayant des formes bidimensionnelles. individual having two-dimensional shapes.
D'autres caractéristiques et avantages de Other features and benefits of
l'invention ressortiront mieux *de la description qui va the invention will come out better * from the description which will
suivre, faite en référence aux dessins annexés sur les- follow, made with reference to the accompanying drawings on the
quels:what:
la figure 1 est un schéma d'un tricot métal- FIG. 1 is a diagram of a metal knitting
lique connu; la figure 2 représente plusieurs fils à formes bidimensionnelles utilisés dans un mode de réalisation d'étoffe métallique selon l'invention; la figure 3 représente un fil tridimensionnel utilisé pour la formation d'un second mode de réalisation d'étoffe métallique selon l'invention; la figure 4 représente une demi- spire d'un known lic; Figure 2 shows a plurality of two-dimensional shaped wires used in one embodiment of metal fabric according to the invention; Figure 3 shows a three-dimensional wire used for the formation of a second embodiment of metal fabric according to the invention; FIG. 4 represents a half turn of a
fil métallique, les traits pleins représentant la demi- wire, the solid lines representing the half
spire, le trait mixte représentant l'axe central en posi- spire, the mixed line representing the central axis in posi-
tion non fléchie et non chargée, et le trait interrompu unbuckled and unloaded, and the broken line
représentant l'axe central lorsque la demi-spire est flé- representing the central axis when the half-turn is
chie sous l'action d'une charge P; la figure 5 est un graphique représentant la variation de la rigidité, portée en ordonnées, avec le chie under the action of a load P; FIG. 5 is a graph representing the variation of the rigidity, plotted on the ordinate, with the
diamètre du fil, dans le cas de fils utilisés comme re- diameter of the wire, in the case of wires used as
présenté sur les figures 2 et 3, les chiffres placés à côté des courbes indiquant le diamètre nominal des spires, la rigidité étant exprimée en newtorspar centimètre de fléchissement; la figure 6 est un graphique représentant la variation de la force correspondant à la limite élastique d'une demi-spire individuelle pour les formes de fils shown in Figures 2 and 3, the figures placed next to the curves indicating the nominal diameter of the turns, the stiffness being expressed in newtors per centimeter of sag; FIG. 6 is a graph showing the variation of the force corresponding to the elastic limit of an individual half-turn for wire shapes.
représentées sur les figures 2 et 3, en fonction du dia- shown in Figures 2 and 3, depending on the di-
mètre du fil porté en abscisses en millimètres, la force de tensioncompression étant exprimée en newtons par demi-spire pour une valeur de 1, 33 10 Pa; et la figure 7 est un graphique représentant la variation de la masse par spire pour diverses dimensions meter of the yarn worn in abscissae in millimeters, the tensile force compression being expressed in newtons per half turn for a value of 1.33 10 Pa; and Fig. 7 is a graph showing the change in mass per turn for various dimensions
et diamètres de fils représentés sur les figures 2 et 3. and wire diameters shown in Figures 2 and 3.
On se réfère maintenant aux dessins et en particulier à la figure 1 qui représente un exemple Reference is now made to the drawings and in particular to FIG. 1 which represents an example
d'étoffe métallique connue et sous forme d'un tricot Com- of known metal fabric and in the form of a knit Com-
me indiqué précédemment, on peut utiliser diverses ma- tières pour la formation des fils ou brins individuels As previously indicated, various materials may be used for the formation of the individual yarns or strands.
qui sont tricotés par mise en oeuvre d'une technique con- which are knitted by the use of a technique
nue de réalisation de boucles imbriquées comme représenté sur la figure 1 Bien que la distance séparant les boucles adjacentes ou la densité du tricot puisse être modifiée à volonté, la construction imbriquée est commune à tous les objets formés du tricot métallique Les objets terminés de tricot tels que des patins, des couronnes ou d'autres éléments symétriques utilisés dans des dispositifs de montage ou de support, des accouplements et analogues pour l'amortissement et l'isolement des vibrations, se sont révélés particulièrement efficaces dans les applications mettant en oeuvre des températures faibles ou élevées ou en présence de matières corrosives Les matières telles que le caoutchouc, le liège, les matières plastiques ou Fig. 1 Although the distance separating the adjacent loops or the density of the knit can be modified at will, the nested construction is common to all the objects formed of the metallic knit. The finished objects of knitting such as that pads, rings, or other symmetrical elements used in mounting or support devices, couplings, and the like for damping and vibration isolation have proved particularly effective in temperature applications. or in the presence of corrosive substances Materials such as rubber, cork, plastics or
autres qui sont aussi couramment utilisées dans les appli- others which are also commonly used in
cations dynamiques pour l'isolement par rapport à des vibrations, ne conviennent pas en général dans de telles conditions Bien que des ressorts métalliques puissent résister à des conditions sévères, ilsne présentent pas Dynamic cations for vibration isolation are generally unsuitable under such conditions. Although metal springs can withstand severe conditions, they do not require
les caractéristiques propres d'amortissement et d'encais- the specific characteristics of depreciation and encum-
sement de charges d'une étoffe métallique et on les loading of a metal fabric and they are
utilise très peu fréquemment.uses very infrequently.
Comme indiqué précédemment, la restriction As indicated above, the restriction
essentielle imposée par les objets formés de tricot métal- essential imposed by the objects formed of metal knitting-
lique est qu'ils ne peuvent pas répartir uniformément les contraintes ou qu'ils ne permettent pas l'encaissement de lique is that they can not evenly distribute the constraints or that they do not allow the collection of
charges et J'exécution de déplacements dans plusieurs di- expenses and I carry out displacements in several di-
rections Ces restrictions compliquent excessivement la conception des dispositif de montage, des accouplements, des supports ou autres éléments tout en augmentant leur These restrictions complicate the design of mounting devices, couplings, brackets or other
coût, leur dimension et leur masse Dans certaines appli- cost, size and mass In some applications
cations, on peut prévoir qu'une répartition non uniforme des contraintes dans le tricot d'une pièce peut provoquer des concentrations de contraintes conduisant à une rupture prématurée L'invention concerne une étoffe métallique d'un type différent, ne présentant pas les restrictions imposées par les tricots métalliques et donnant une très grande souplesse de conception, surtout pour la formation d'éléments terminés de forme compliquée, contrairement à celle des patins plats ou des couronnes plates couramment It can be expected that a non-uniform distribution of stresses in the knit of a workpiece can cause stress concentrations leading to premature breaking. The invention relates to a metal fabric of a different type, not having the restrictions imposed on it. by metal knits and giving a great flexibility of design, especially for the formation of completed elements of complicated shape, unlike that of flat skates or flat crowns commonly
disponibles lors de l'utilisation de tricots métalliques. available when using metal knits.
Les figures 2 et 3 représentent deux fils bidimensionnels portant la référence générale 13 et une Figures 2 and 3 show two two-dimensional wires with the general reference 13 and a
hélice bidimensionnelle 15, incorporée à l'étoffe métal- two-dimensional helix 15, incorporated in the metal fabric
lique selon l'invention Les fils bidimensionnels 13 peu- According to the invention two-dimensional wires 13 can
vent avoir, longitudinalement, une configuration triangu- longitudinally, a triangular configuration
laire 17, rectangulaire 19, sinusoïdale 21, trapézoïdale 23, circulaire 25 ou aléatoire 27 De telles formes peuvent être réalisées dans un ou plusieurs fils allongés à l'aide d'engrenages de forme convenable, de rouleaux de 17, rectangular 19, sinusoidal 21, trapezoidal 23, circular 25 or random 27 Such shapes can be made in one or more elongate yarns by means of suitably shaped gears,
déformation ou de tout autre dispositif convenable L'hé- deformation or any other suitable device
lice tridimensionnelle 15 représentée sur la figure 3 three-dimensional lice 15 shown in FIG. 3
peut être formée de la même manière que les ressorts héli- can be formed in the same way as the coil springs
coldaux connus Les fils 13 et l'hélice 15 peuvent être en diverses matières qui peuvent être étirées sous forme de brins ou fils, notamment l'acier inoxydable, le cuivre, l'aluminium, l'acier ordinaire, l'acier galvanisé, le known wires The wires 13 and the propeller 15 can be made of various materials that can be drawn into strands or wires, especially stainless steel, copper, aluminum, ordinary steel, galvanized steel,
"Nylon", les fils de fibres de verre et les matières ana- "Nylon", fiberglass yarns and
logues Il faut noter que les fils 13 et l'hélice 15 des It should be noted that wires 13 and 15 of
figures 2 et 3 respectivement ne limitent pas les confi- Figures 2 and 3 respectively do not limit the confi-
gurations bidimensionnelles ou tridimensionnelles qui peuvent être utilisées selon l'invention mais ne sont two-dimensional or three-dimensional gurations which can be used according to the invention but are not
représentés qu'à titre illustratif et pour la description represented for illustrative purposes only and for the description
de la mise en oeuvre de l'invention. of the implementation of the invention.
Comme indiqué plus en détail dans la suite-du As indicated in more detail in the following
présent mémoire, plusieurs fils bidimensionnels 13, plu- memory, several two-dimensional wires 13, several
sieurs hélices tridimensionnelles 15 ou diverses combinai- three-dimensional propellers 15 or various combinations of
sons des deux sont associés dans une opération de mise en forme préalable puis comprimés dans un moule convenable dans lequel ils sont tassés et imbriqués les uns dans les of the two are combined in a preliminary shaping operation and then compressed into a suitable mold in which they are packed and nested within each other.
autres en formant un objet terminé qui présente des pro- others by forming a finished object which presents
priétés isotropes On constate expérimentalement et par étude de modèles théoriques approximatifs qu'une plage optimale des paramètres tels que la masse, la dimension des fils, le diamètre des spires ou l'amplitude et le pas ou la fréquence doivent être réglés pendant la mise en forme des fils 13 et des hélices 15 afin que l'objet terminé présente des contraintes uniformes, une rigidité régulière ou une déformation uniforme ou une souplesse égale Le modèle théorique utilisé dans le présent mémoire isotropic properties Experimental and approximate theoretical models show that an optimal range of parameters such as mass, wire size, coil diameter or amplitude and pitch or frequency must be adjusted during the implementation. form wires 13 and propellers 15 so that the finished object has uniform stresses, even rigidity or uniform deformation or even flexibility. The theoretical model used herein
est une demi-spire circulaire comme représenté sur la fi- is a circular half-turn as shown on the bottom
gure 4, les traits pleins représentant la demi-spire, le trait mixte l'axe central dans la position non déformée et sans charge, et le trait interrompu représente l'axe central après fléchissement de la demi-spire lorsqu'une charge P est appliquée Un ensemble comprenant plusieurs de ces demi-spires comprimées les unes contre les autres forme un objet élastique ayant des propriétés qui sont sensiblement celles d'un objet formé des fils 13, des hélices 15 ou d'une combinaison des deux En conséquence, FIG. 4, the solid lines representing the half-turn, the mixed line the central axis in the undeformed and unloaded position, and the broken line represents the central axis after deflection of the half-turn when a load P is An assembly comprising a plurality of such half-turns compressed against each other forms an elastic object having properties which are substantially those of an object formed of the wires 13, propellers 15 or a combination of both.
comme décrit dans la suite du présent mémoire, les résul- as described later in this paper, the results
tats qui peuvent être obtenus d'après ce modèle sont utile pour la détermination des paramètres optimaux des fils 13 states that can be obtained from this model are useful for determining the optimal parameters of the wires.
et des hélices 15 utilisés pour l'obtention des caracté- and propellers used to obtain the characteristics
ristiques voulues dans une applications particulière. desired in a particular application.
On peut écrire les équations suivantes corres- The following equations can be written:
pondant au modèle de la figure 4, avec les approximations effectuées suivant la théorie des poutres fléchies Fléchissement 6 P r 1 l + a E ( 1) 4 ER L t G Déformation maximale a P 2 ( 2) TR L M (r/R -) j modeled in Figure 4, with the approximations made according to the theory of the bending beams Flexure 6 P r 1 l + a E (1) 4 ER L t G Maximum strain a P 2 (2) TR LM (r / R - ) j
6 représentant le fléchissement pour une charge appli- 6 representing the deflection for an applied load
quée B, r le rayon moyen de courbure, R le rayon de la section, a le facteur de cisaillement, E le module d'Young, G le module de cisaillement et M = 2 (r/R) f l l (R/r)2-l B, r the mean radius of curvature, R the radius of the section, has the shear factor, E the Young's modulus, G the shear modulus and M = 2 (r / R) fll (R / r) 2-l
On suppose dans la description qui suit, à titre It is assumed in the following description, as a
illustratif, que le métal utilisé a un facteur de cisail- illustrative, that the metal used has a shear factor
lement a égal à 1,111 et une constante de Poisson de 0,2565, was equal to 1.111 and a Poisson constant of 0.2565,
et on peut alors réécrire les équations ( 1) et ( 2) sous - and we can then rewrite equations (1) and (2) under
la forme suivante _ pr l M + 2,7919 ( 3) the following form _ pr l M + 2,7919 (3)
= TR= LM' '= TR = LM ''
Cr 1 l 1 ( 4) P Éz L M 'r/R-1) T(Cr 1 l 1 (4) P lz L M 'r / R-1) T (
L'équation ( 3) permet le calcul de la rigidité par demi- Equation (3) allows the calculation of stiffness by half
spire La force nécessaire à l'obtention de la limite élas- The force required to obtain the elastic limit
tique d'une demi-spire individuelles élastique peut être calculée d'après l'équation ( 4), si l'on suppose à titre of an elastic individual half-turn can be calculated from equation (4), assuming
illustratif une limite élastique de 1,33 10 Pa L'utilisa- illustrative elastic limit of 1.33 10 Pa.
tion d'une plage de diamètres de fils de 0,1 à 0,28 mm et a range of wire diameters from 0.1 to 0.28 mm and
d'une plage de diamètres de spires de 1,25 à 7,6 mm, va- with a diameter range of turns from 1.25 to 7.6 mm,
leurs d'éléments disponibles dans le commerce et couram- of commercially available items and cour-
ment utilisés dans les applications des étoffes métalliques, on peut calculer, à partir des équations ( 3) et ( 4) les valeurs qui sont indiquées graphiquement sur les figures et 6 Il apparaît que les diverses valeurs du diamètre des fils sont introduites dans les équations ( 3) et ( 4) used in the applications of metal fabrics, it is possible to calculate, from equations (3) and (4) the values which are indicated graphically in the figures and 6 It appears that the various values of the diameter of the threads are introduced into the equations (3) and (4)
par le paramètre R (moitié du diamètre du fil) Les dia- by the parameter R (half the diameter of the wire) The di-
mètres des spires dans la plage intéressante apparaissent dans les équations ( 3) et ( 4) sous la forme r (moitié du diamètre des spires), r représentant aussi le rayon moyen de courbure de la demi-spire Il faut noter que les données portées sur les figures 5 et 6 correspondent à des diamètres meters of the turns in the interesting range appear in equations (3) and (4) in the form r (half of the diameter of the turns), r also representing the average radius of curvature of the half-turn Note that the data carried in FIGS. 5 and 6 correspond to diameters
de fils et des diamètres de spires choisis à titre illustra- of threads and diameters of turns chosen for illustra-
tif dans le cadre de la description D'autres graphiques tif as part of the description Other graphics
peuvent être réalisés avec les équations ( 3) et ( 4) pour diverses combinaisons de diamètres de fils et de diamètres de spires, pouvant convenir mieux dans des applications particulières En outre, il apparaît qu'un traitement pu- rement analytique, comprenant le calcul de la rigidité, de la limite élastique et des diamètres des fils et des can be realized with equations (3) and (4) for various combinations of wire diameters and turns diameters, which may be better suited for particular applications. In addition, it appears that a purely analytical treatment, including rigidity, yield strength and diameters of the yarns and
spires, présente une certaine imprécision Le modèle ana- turns, has a certain vagueness The analog model
lytique de la demi-spire utilisée pour la détermination de l'équation ( 3) et ( 4) et le tracé des graphiques des figures 5 et 6 correspondent à une approximation de la forme réelle d'une hélice tridimensionnelle 15 et des divers fils vidimensionnels 13 Cependant, des essais montrent que la sélection convenable du rayon moyen de courbure à la fois de la spire 15 et des fils 13 permet la détermination de combinaisons convenables de diamètres de fils et de spires avec une précision suffisante pour qu'un patin, une couronne ou un autre objet terminé d'étoffe of the half-turn used for the determination of equation (3) and (4) and the plot of the graphs of FIGS. 5 and 6 correspond to an approximation of the actual shape of a three-dimensional helix and the various dimensional threads However, tests show that the proper selection of the average radius of curvature of both the coil 15 and the wires 13 allows the determination of suitable combinations of wire diameters and turns with sufficient accuracy that a pad, a crown or other finished object of cloth
métallique formé ainsi ait des caractéristiques isotropes. metal formed thus has isotropic characteristics.
La conception d'un objet terminé d'étoffe mé- The design of a finished piece of cloth material
tallique, formé à partir des fils bidimensionnels 13 ou des hélices tridimensionnelles 15 ou d'une combinaison des deux, commence par la détermination de paramètres tels que of the two-dimensional wires 13 or three-dimensional helices 15 or a combination of both, begins with the determination of parameters such as
la rigidité, la masse, la dimension et les charges à en- rigidity, mass, size and loads
caisser par la matière qui sont vouluespour une application box by the material that are wanted for an application
particulière Les figures 5 et 6 montrent comment le con- Figure 5 and Figure 6 show how
cepteur peut utiliser les résultats portés pour la sélec- the receiver can use the results reported for the selection
tion decombinaisons convenables de diamètres de fil et de spire des fils 13, des hélices 15 ou d'une combinaison des deux, lors de la formation d'un objet terminé ayant suitable decombinations of wire diameters and turns of the wires 13, propellers 15 or a combination of both, when forming a finished object having
les propriétés isotropes voulues On suppose que la rigi- desired isotropic properties It is assumed that the rigidity
dité voulue pour l'objet terminé dans une application par- the desired object for the completed object in a particular application.
ticulière est de 180 N/cm de déviation de chaque demi-spire d'hélices 15 ou de fils 13 Le graphique de la figure 5 montre qu'un fil de 0,125 mm de diamètre en spire de 1,88 mm de diamètre, un fil de 0,155 mm de diamètre en spire de 2,5 mm de diamètre, un fil de 0,208 mm de diamètre en The graph of FIG. 5 shows that a wire of 0.125 mm diameter in a turn of 1.88 mm in diameter, a wire of 180 N / cm of deflection of each half-turn of helices 15 or wires 13. 0,155 mm diameter in turns of 2.5 mm in diameter, a wire of 0.208 mm in diameter
spire de 3,8 mm de diamètre et un fil de 0,45 mm-de dia- turn of 3.8 mm in diameter and a 0.45 mm-diameter thread.
mètre en spire de 5,1 mm de diamètre donnent la rigidité meter in turn of 5.1 mm diameter give rigidity
voulue, ces valeurs étant indiquées approximativement. desired, these values being indicated approximately.
On peut résoudre le problème d'une autre ma- We can solve the problem of another
nière en supposant la détermination initiale des forces de cisaillement, de tension et/ou de compression qui doivent être exercée dans une application particulière La figure the initial determination of the shear, tension, and / or compression forces that must be exerted in a particular application.
6 représente la force nécessaire à l'obtention de la li- 6 represents the force required to obtain the
mite élastique pour diverses combinaisons de diamètres de fils et de diamètres de spires, dans le cas d'une limite élastique de 1,33 10 Pa Le tracé d'une horizontale sur le graphique à la force particulière déterminée donne un certain nombre de combinaisons de diamètres de fils et de elastic moth for various combinations of wire diameters and turns diameters, in the case of an elastic limit of 1.33 10 Pa The drawing of a horizontal on the graph to the particular force determined gives a number of combinations of diameters of wires and
diamètres de spires correspondant à cette force En con- diameters of turns corresponding to this force.
séquence, la détermination initiale soit de la rigidité sequence, the initial determination is stiffness
voulue soit des charges que doit encaisser l'étoffe métal- intended to be charges that must be cashed the metal cloth-
lique, permet l'utilisation des graphiques des figures 5 et 6 respectivement pour la détermination d'un certain nombre de combinaisons de diamètres de fils et de diamètres de spires qui donnent la rigidité voulue ou la limite 1, allows the use of the graphs of FIGS. 5 and 6 respectively for the determination of a certain number of combinations of wire diameters and turns diameters which give the desired rigidity or the limit
élastique voulue.desired elastic.
On constate expérimentalement que les fils 13, It is found experimentally that the wires 13,
les hélices 15 ou leurs combinaisons, pour une même com- propellers 15 or combinations thereof, for the same purpose
binaison de diamètres de fils et de diamètres de spires, combination of diameters of threads and diameters of turns,
s'imbriquent les uns dans les autres lorsqu'ils sont mé- interlock with each other when they are
langés de façon aléatoire dans une opération de mise en forme préalable puis dans une compression dans un moule convenable L'objet résultant terminé a de bonnes propriétés isotropes Cependant, des essais montrent qu'on peut obtenir des propriétés isotropes encore meilleurs dans un objet terminé formé d'étoffe métallique par mélange de fils 13, randomized in a prior shaping operation and then in a compression in a suitable mold The resulting object completed has good isotropic properties However, tests show that even better isotropic properties can be obtained in a finished object formed of metal fabric by mixing threads 13,
d'hélices 15 ou de combinaison des deux avec des combinai- propeller 15 or combination of both with combinations of
sons différentes de diamètres de fils et de diamètres de spires Ce comportement est dû au fait que les fils 13 different sounds of wire diameters and turns diameters This behavior is due to the fact that
ou les spires 15 de grand diamètre ont tendance non seu- or the large diameter turns 15 tend not only to
lement à s'imbriquer dans les spires et les fils à plus petit diamètre de spire mais aussi à les entourer avec diverses inclinaisons aléatoires si bien que les fils 13 et/ou les hélices 15 non seulement s'imbriquent mais en outre se tassent Une distinction fondamentale qui doit être faite entre l'invention et le tricot métallique connu est que la composition ou la structure de l'objet terminé formé de fils individuels d'orientation aléatoire qui It is also possible to interlock them in the turns and threads with smaller diameter of turn but also to surround them with various random inclinations so that the threads 13 and / or the propellers 15 not only interlock, but in addition become compressed. fundamental to be made between the invention and the known metal knit is that the composition or structure of the finished object formed of randomly oriented individual threads which
sont imbriqués et tassés ressemble beaucoup plus à un mo- are nested and packed much more like a
dèle moléculaire d'une matière isotrope qu'un tricot molecular range of an isotropic material that a knit
métallique La structure d'un objet formé de couches en- The structure of an object formed of layers
roulées et comprimées de tricot métallique à boucles ré- rolled and compressed metal knit fabric with
gulières imbriquées présente obligatoirement des proprié- nested gullies necessarily have
tés anisotropes puisque les couches individuelles de tricot ne peuvent pas être emmêlées ou imbriquées de la même manière que les fils 13 et les hélices 15 utilisés selon l'invention, et les boucles adjacentes peuvent se déplacer ou glisser les unes par rapport aux autres dans une ou plusieurs direction Des essais réalisés sur des anisotropic tees since the individual knit layers can not be entangled or nested in the same manner as the yarns 13 and propellers 15 used in accordance with the invention, and the adjacent loops can move or slide relative to each other in a or more direction Tests carried out on
éléments terminés formés d'étoffe métallique selon l'inven- finished elements made of metal fabric according to the invention.
tion font apparaître que plus la structure de l'étoffe the fact that the structure of the fabric
22 -étallique peut ressembler de façon générale à la struc- 22 -etallic may look in a general way to the structure
ture moléculaire d'une matière isotrope et plus elle peut encaisser les forces dans toutes les directions et the molecular structure of an isotropic material, and can absorb forces in all directions
peut assurer une répartition uniforme des contraintes. can ensure a uniform distribution of constraints.
Un objet terminé avantageux formé d'étoffe métallique selon l'invention comprend des fils 13, des hélices 15 ou une combinaison des deux, ayant tous une An advantageous finished article of metal fabric according to the invention comprises wires 13, propellers 15 or a combination of both, all having a
plage de combinaisons de diamètres de fils et de dia- range of combinations of wire diameters and diameters
mètres de spires assurant un bon imbriquement et un bon tassement des fils individuels les uns par rapport aux autres En outre, on peut indiquer de façon générale que la plage de fréquences f de chaque fil bidimensionnel 13 (voir figure 2) ou le pas P des spires des hélices 15 (voir figure 3) doit être approximativement de 1/6 entre les valeurs les plus faibles et les plus élevées, dans la Thus, it can generally be stated that the frequency range f of each two-dimensional wire 13 (see FIG. 2), or the pitch P, of the two wires may be well interleaved and a good compression of the individual wires relative to one another. turns of the propellers 15 (see Figure 3) should be approximately 1/6 between the lowest and the highest values, in the
plupart des combinaisons de diamètres de fils et de spires. most combinations of wire diameters and turns.
On constate que les combinaisons de diamètres de fils et de diamètres de spires peuvent être choisies afin qu'elles It can be seen that the combinations of diameters of threads and diameters of turns can be chosen so that they
donnent les propriétés voulues dans une application parti- give the desired properties in a particular application.
culière d'une manière telle que l'objet terminé d'étoffe métallique conserve de bonnes propriétés isotropes Ainsi, des fils 13 à faible fréquence et grand diamètre de spire et des hélices 15 à faible pas et grand diamètre se dé- forment plus facilement que ceux qui ont un petit diamètre In such a manner that the finished metal fabric object retains good isotropic properties. Thus, low frequency and large diameter coil wires 13 and low pitch and large diameter helices deform more easily than those with a small diameter
de spire Ainsi, un objet terminé formé de fils 13, d'hé- Thus, a finished object formed of wires 13, of
* lices 15 ou d'une combinaison des deux, ayant des dia- mètres de spires de la partie supérieure de la plage indi-* 15 or a combination of both, having diameters of turns in the upper part of the indicated range.
quée sur les figures 5 et 7 (c'est-à-dire entre 3,8 et 7,6 mm) présente une plus grande élasticité Au contraire, les fils 13 de plus grande fréquence et les hélices 15 de pas plus élevé ont tendance à se tasser plus étroitement après compression, avec formation d'un objet terminé qui encaisse mieux les forces mais qui présente une élasticité relativement plus faible Alors que l'élasticité et les charges qui peuvent être supportées peuvent varier dans les objets terminés formés de l'étoffe métallique selon l'invention, l'utilisation de combinaisons de diamètres de fils et de diamètres de spires comprises dans une plage de diamètres de spires plus ou moins grands assurent un imbriquement et un tassement excellents dans l'objet 5 and 7 (i.e., 3.8 to 7.6 mm) exhibit greater elasticity. On the contrary, the higher frequency yarns 13 and the higher pitch helices 15 tend to have greater elasticity. to compress more tightly after compression, with formation of a finished object that better accommodates the forces but has a relatively lower elasticity While the elasticity and the loads that can be supported can vary in the completed objects formed from the metal fabric according to the invention, the use of combinations of diameters of threads and diameters of turns in a range of larger or smaller turns diameters ensure excellent nesting and settlement in the object
terminé qui garde les propriétés isotropes voulues. completed which retains the desired isotropic properties.
Lorsque la plage des combinaisons des diamètres de fils et des diamètres de spires a été déterminée en fonction des caractéristiques voulues dans une application When the range of combinations of wire diameters and turns diameters has been determined according to the desired characteristics in an application
particulière, la figure 7 peut être utilisé pour la déter- In particular, Figure 7 can be used to determine
mination du nombre de fils 13, d'hélices 15 ou des deux nécessaires à l'obtention de la-masse voulue dans l'objet terminé La figure 7 représente la variation de la masse par spire pour les diverses combinaisons intéressantes de number of yarns 13, helices 15 or both needed to obtain the desired mass in the finished object FIG. 7 shows the change in mass per turn for the various interesting combinations of
diamètres de fils et de spires La masse de chaque combi- diameters of threads and turns The mass of each combination
naison Utilisée dans une application donnée peut ainsi être déterminée, et le nombre de combinaisons individuelles de diamètres de fils et de spires est obtenu par division Therefore, the number of individual combinations of wire diameters and turns can be determined by division.
du poids total de l'objet terminé pour ces diverses va- the total weight of the completed object for these various values.
leurs. Comme indiqué précédemment, le procédé de réalisation d'un objet terminé d'étoffe métallique à partir de fils 13 ou d'hélices 15 nécessite une opération de mise en forme préalable et de traitement dans un moule Lorsque les combinaisons convenables de diamètres de fils et de diamètres de spires des fils 13 et/ou des hélices 15 ont été choisies et lorsque le nombre de combinaisons a ét calculé d'après les masses nécessaires, les fils 13 et/ou les hélices 15 sont emmêlés et tassés prëliminairement de toute manière convenable Un mandrin ou un dispositif analogue peut être utilisé pour la disposition de chaque fil individuel 13 ou chaque hélice individuelle 15 avec their. As previously indicated, the method of producing a finished metal fabric object from yarns 13 or propellers 15 requires a prior shaping and processing operation in a mold. When suitable combinations of wire diameters and Turn diameters of the wires 13 and / or the propellers 15 have been chosen and when the number of combinations has been calculated from the necessary masses, the wires 13 and / or the propellers 15 are preliminarily entangled and tamped in any suitable manner. A mandrel or the like may be used for the disposition of each individual wire 13 or each individual helix 15 with
une inclinaison telle que les spires successives du man- an inclination such as the successive turns of the man-
drin sont en contact mutuel Le mandrin peut aussi être réalisé avec la forme de l'objet terminé formé si bien Drin are in mutual contact The mandrel can also be realized with the shape of the finished object formed so well
que, après enlèvement du mandrin, les fils 13 et/ou l'hé- that after removal of the mandrel, the threads 13 and / or the
lice 15 emmêlés préliminairement peuvent être facilement preliminarily tangle 15 can be easily
introduits dans un moule.introduced into a mold.
L'opération de compression dans un moule peut être réalisée avec des outils d'acier trempé par mise en oeuvre des procédés connus de compression de l'ébauche afin qu'elle prenne la forme de l'objet terminé Cette opération de compression dans un moule assure un emmêlement et un tassement complets de l'étoffe métallique et elle peut être réglée de manière que les objets terminés aient The compression operation in a mold can be carried out with hardened steel tools by implementing the known compression methods of the blank so that it takes the form of the finished object. This compression operation in a mold ensures complete entanglement and packing of the metal fabric and can be adjusted so that completed objects
la dimension nécessaire Les objets doivent être suffisam- the required size The objects must be sufficiently
ment comprimés pour que les spires individuelles se dé- compressed so that the individual turns
forment, et les contraintes maximales de compression ap- form, and the maximum compressive stress
pliquées par le moule doivent dépasser les contraintes prévues dans une application particulière On peut estimer ces contraintes en référence à la figure 6 qui indique les limites élastiques pour les combinaisons intéressantes plicated by the mold must exceed the constraints provided in a particular application We can estimate these constraints with reference to Figure 6 which indicates the elastic limits for interesting combinations
de diamètres de fils et de diamètres de spires. diameters of threads and diameters of turns.
Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. It is understood that the invention has been described and shown only as a preferred example and that we can bring any technical equivalence in its constituent elements without departing from its scope.
Claims (18)
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| JPS5868440A (en) | 1983-04-23 |
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