Calculez la raideur k = Gd⁴/(8D³Na), la flèche, l'indice de ressort, la contrainte de cisaillement corrigée de Wahl et la hauteur bloc d'un ressort de compression hélicoïdal à fil rond.
Saisissez le diamètre de fil, le diamètre moyen d'enroulement, les spires actives, le matériau et la force pour la raideur, la flèche et la contrainte.
À propos de cet outil
Le Calculateur de ressort de compression hélicoïdal est un outil gratuit, exécuté dans le navigateur, qui calcule les propriétés mécaniques d'un ressort de compression hélicoïdal à fil rond à partir de sa géométrie et de son matériau. Il renvoie la raideur k = G·d⁴/(8·D³·Na), la flèche sous une force donnée, l'indice de ressort, la contrainte de cisaillement corrigée de Wahl et la hauteur bloc. Saisissez le diamètre de fil d, le diamètre moyen d'enroulement D, le nombre de spires actives Na et la force appliquée F. Tout est calculé localement dans votre navigateur.
La raideur est k = G·d⁴/(8·D³·Na), où G est le module de cisaillement du matériau — le fil à ressort (corde à piano) est d'environ 79,3 GPa et l'inox d'environ 69 GPa, ou vous pouvez saisir une valeur personnalisée. La flèche découle de la loi de Hooke : x = F/k. L'indice de ressort C = D/d décrit les proportions des spires, et le facteur de correction de Wahl Kw = (4C − 1)/(4C − 4) + 0,615/C tient compte de la contrainte supplémentaire sur la surface intérieure de la spire, donnant la contrainte de cisaillement de crête τ = Kw·8·F·D/(π·d³). Si vous saisissez le nombre total de spires Nt, la hauteur bloc (entièrement comprimée) est Ls = d·Nt. Travaillez en SI (mm, N) avec la raideur en N/mm et la contrainte en MPa, ou en impérial (in, lbf) avec la raideur en lbf/in et la contrainte en psi.
À titre d'exemple concret, un ressort en corde à piano (G = 79,3 GPa) avec d = 2 mm, D = 15 mm et Na = 8 spires actives a une raideur k = 79 300 × 2⁴ / (8 × 15³ × 8) ≈ 5,87 N/mm, donc une force de 50 N le comprime d'environ 8,5 mm. Son indice C = 7,5 donne un facteur de Wahl proche de 1,20 et une contrainte de cisaillement corrigée d'environ 285 MPa. Gardez la contrainte de service sous la valeur admissible du matériau pour éviter l'affaissement et la fatigue.
Foire aux questions
Comment la raideur du ressort est-elle calculée ?
La raideur d'un ressort de compression hélicoïdal à fil rond est k = G·d⁴/(8·D³·Na), où G est le module de cisaillement, d le diamètre de fil, D le diamètre moyen d'enroulement et Na le nombre de spires actives. Comme la raideur varie en d⁴ et en inverse de D³, de petits changements de diamètre de fil ou de spire décalent fortement la rigidité.
Qu'est-ce que l'indice de ressort et le facteur de Wahl ?
L'indice de ressort C = D/d est le rapport du diamètre moyen d'enroulement au diamètre de fil, typiquement 4 à 12. La correction de Wahl Kw = (4C − 1)/(4C − 4) + 0,615/C augmente la contrainte de cisaillement nominale pour tenir compte de la courbure et du cisaillement direct sur la surface intérieure de la spire, donnant τ = Kw·8·F·D/(π·d³).
Quel module de cisaillement dois-je utiliser ?
Utilisez le module de cisaillement G du matériau : environ 79,3 GPa (11,5 Mpsi) pour la corde à piano et l'acier au carbone tréfilé dur, et environ 69 GPa (10 Mpsi) pour l'inox 302/304. Choisissez le préréglage correspondant à votre fil, ou choisissez personnalisé et saisissez G en GPa pour d'autres alliages.
Qu'est-ce que la hauteur bloc ?
La hauteur bloc Ls est la longueur du ressort entièrement comprimé lorsque les spires se touchent, calculée ici comme Ls = d·Nt à partir du diamètre de fil et du nombre total de spires Nt. Elle fixe la longueur minimale et la flèche utile maximale ; le ressort ne doit jamais être comprimé sous sa hauteur bloc en service.