Calculateur de Resistance au Cisaillement des Filets
Calculez l'aire de cisaillement et la charge d'arrachement pour les filets UNC et Metriques.
Introduction
Le calculateur de résistance à l'arrachement des filets détermine l'aire de cisaillement et la force ultime d'arrachement pour les assemblages vissés UNC et métriques. Dans l'industrie française, les concepteurs s'appuient sur la norme NF EN ISO 898-1 pour les propriétés mécaniques des vis et sur NF EN ISO 898-2 pour les écrous. Ce calculateur traduit ces normes en valeurs numériques directement utilisables lors de la validation de longueur d'engagement ou de la sélection du matériau d'insert. L'arrachement des filets est l'un des modes de défaillance les plus courants dans les assemblages boulonnés soumis à des vibrations ou à des charges dynamiques. En atelier, la règle empirique recommande une longueur d'engagement d'au moins 1,5 fois le diamètre nominal dans l'acier, et 2,0 à 2,5 fois dans l'aluminium ou la fonte. Ce calculateur permet de quantifier précisément cette exigence, évitant le sur-dimensionnement coûteux ou le sous-dimensionnement dangereux.
Comment ça marche
L'aire de cisaillement As_s pour un filet interne est calculée selon la formule ASME/ISO : As_s = 0,5π × n × Le × (0,577 Dmin + 0,5/n), où n est le nombre de filets par pouce (ou l'inverse du pas en mm), Le est la longueur d'engagement, et Dmin est le diamètre interne minimal de la vis. La charge d'arrachement est obtenue en multipliant As_s par la contrainte ultime de cisaillement du matériau, soit environ 0,577 × Rm. L'utilisateur saisit le type de filetage (UNC ou métrique), la taille nominale, la longueur d'engagement et la classe du matériau ; le calculateur restitue l'aire de cisaillement en mm² ou in², ainsi que la charge d'arrachement en kN ou lbf.
Scénarios d'utilisation
- Valider la longueur d'engagement d'un insert Helicoil M8 dans un carter en aluminium ADC12 pour une fixation de culasse : le calculateur confirme que 12 mm d'engagement suffisent pour dépasser la charge de rupture du boulon 8.8.
- Dimensionner les taraudages d'un bâti machine en fonte GG25 recevant des vis M12 classe 10.9 soumises à des efforts alternés de fraisage : la longueur d'engagement minimale est déterminée pour un facteur de sécurité ≥ 3.
- Comparer la résistance à l'arrachement d'un filetage UNC 1/2-13 dans de l'acier 1045 traité avec différentes longueurs d'engagement, afin d'optimiser la profondeur de taraudage sur une série de flasques de transmission.
FAQ
Comment la longueur d'engagement minimale est-elle déterminée pour les filets métriques ?
Selon ISO 898 et les pratiques courantes, la longueur d'engagement recommandée est de 1,0× le diamètre nominal dans l'acier, 1,5× dans la fonte, et 2,0–2,5× dans l'aluminium. Ce calculateur permet de vérifier numériquement que la résistance à l'arrachement dépasse la charge de rupture de la vis pour le facteur de sécurité cible.
Les résultats sont-ils valables pour les inserts filetés (Helicoil, Keensert) ?
Oui, pour les inserts en acier inoxydable dans un logement aluminium, utilisez la résistance au cisaillement de l'aluminium pour le calcul de l'enveloppe extérieure et celle de l'inox pour l'enveloppe intérieure. Les fiches techniques des inserts (ex. Böllhoff, Loctite) donnent directement les charges d'arrachement garanties par diamètre et longueur.