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Spine tester "LeTuB"


letub
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Bonjour à tous,

à la demande de Lap1, je viens partager avec vous l'article que j'ai écrit sur Arc Trad Only sur le spine testeur que j'ai fabriqué, il est calibré en spine ASTM (28''/880grammes), j'ai ajouté la formule 26/(spine*0.825) pour se ramener en livres pour les tireurs de fût bois

 

L'idée de ce spine tester simplifié m'est venue après avoir utilisé l'arrow analyser de bearpaw. Bien moins sophistiqué (et aussi beaucoup moins cher : le prix d'une balance chez aliexpress, le reste c'est de la récup), l'outil ne permet que de mesurer le spine, pas la rectitude...c'est déjà pas mal!
Le principe utilisé est celui des poutres bi-appuyées libres (avoir un fils qui fait du génie civil, ça aide...en le voyant réviser un de ses cours, ça a fait tilt!)

poutre10.png


Le principe dit que tant qu'on reste dans le domaine de la déformation élastique, la flèche (c’est comme cela qu’on nomme la déformée due à la flexion) d'une poutre en son milieu dépend de la distance entre les 2 appuis et de la force appliquée au point milieu par la relation :

equati10.png(équation 1)


f est la flèche (déformation) , 
P est le poids (force appliquée) 
L est la distance entre les 2 points d'appui 
E est le module de Young qui reflète l'élasticité du matériau  
I est le facteur de forme

Pour plus de détails, voir ICI

Quand on utilise un spine testeur à la norme ASTM, on pose le fut sur 2 appuis distants de 28'' et on applique un poids de 880 grammes au milieu des 2 appuis, la flèche de flexion  donne directement le spine statique du fût (par exemple .340''= spine 340)

Ici en utilisant le même principe un peu différemment, on peut aussi déterminer le spine d'un fût en mesurant la force (poids) à son extrémité pour une flèche de flexion (déformation) donnée.

Si on se réfère à la formule donnant la flèche (eq. 1) pour l'utiliser tel quel, on voit qu'il faut connaitre le module de Young du matériau, cette donnée varie d'un fabricant à l'autre suivant la technologie utilisée. Il faut donc s'en affranchir...pour cela on peut déterminer directement le produit E*I à partir de la norme ASTM

equati11.png


Dans cette formule tel qu'énnoncé dans la norme ASTM, en remplaçant P=0.88 kg, L=28’’ (0.711m) et f=spine/1000*0.0254 peut calculer le produit E*I  (indépendant de la géométrie du tube et du matériau) en fonction du spine:

table110.png


Il suffira donc fabriquer un support dont on connait l’écartement, on fait ensuite fléchir le fût d’une distance connue, en utilisant le produit E*I déterminé précédemment on peut calculer le spine qui correspond au poids mesuré


A titre d'exemple, voilà les dimensions que j’ai utilisé pour cette réalisation:
fig110.png

Si j’appuie exactement au milieu de mon dispositif la même force va s’exercer sur les 2 supports de part et d’autre. Dans l’équation 1, P représente la somme de ces 2 forces égales, si je ne place qu’une balance, je vais donc mesurer la moitié de cette force :

equati12.png

Connaissant f=10mm et L=600mm je peux calculer la table (et la courbe) de calibration de mon spine tester :

table211.png

courbe10.png

Il convient de bien choisir les dimensions. Dans mon cas j’ai une balance qui fait 1kg de portée max, si je règle ma flèche de flexion à 10mm, je ne pourrai mesurer au maximum que du spine 290 correspondant à la portée maximale de ma balance. La coube spine fonction du poids n’est pas linéaire, on va donc chercher à se placer (en jouant sur f) dans la zone la plus sensible ,celle ou une grande variation de poids donne une petite variation de spine, il faut donc caler f pour que la portée maximale de de la balance utilisée corresponde au spine maximum que l’on souhaite mesurer.

Remarque : ceci est valide uniquement si les appuis sont fixes, pour une balance electronique qui fonctionne sur le principe de compression d'un quartz, on considère que le déplacement vertical du plateau du à la force appliquée est négligeable

Le fichier excel correspondant est ICI, dans celui-ci, une fonction de calcul est disponible (courbe de tendance polynome degré 6)  en rentrant le poids mesure dans la case M25, le spine correspondant est calculé dans la case N25 (attention, ceci n'est valide que si vous utilisez les mêmes dimensions que moi, sinon il vous faudra recalculer les coefficients du polynôme)

Voila pour le principe de fonctionnement, je vous poste les astuces de fabrication très bientôt

ckd111.jpg

 

ckd411.jpg

 

ckd511.jpg

 

Edited by letub
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  • 3 months later...

Voila, j'ai réalisé le mien selon ce principe.1810932579_spinetesteur-2.jpg.06092c7c5d7007688766978eb47eefe4.jpg1529272053_spinetesteur-3.jpg.6e462279369962b033273b9d63056d80.jpg

Seule petite variante, j'ai mis un support supplémentaire pour la tige alu qui détermine la position de l'extrémité mobile (celle sur la balance). Sinon, j'ai conservé les mêmes dimensions à savoir 600 mm entre les deux appuis pour les futs.

Edited by Picpic45
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Le 04/05/2018 à 14:56, Picpic45 a dit :

j'ai mis un support supplémentaire pour la tige alu qui détermine la position de l'extrémité mobile

Comment est-ce que ça n'interfère pas avec la force d'appui du profilé alu sur la balance ?

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1098155311_spinetesteur-4.jpg.2b4df85fe7437c33aaf1d5aa8ec16cea.jpgLe profilé alu coulisse en bout de la tige alu qui sert juste pour que l'appui sur la balance se fasse bien à la bonne distance de l'autre extrémité (600 mm). C'est la même chose sur le modèle de LeTuB. L'appui et la flèche de 10 mm doit se faire au milieu (300 mm de chaque extrémité).

Edited by Picpic45
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Il y a 9 heures, yippee kaï a dit :

Par contre, je ne comprend pas le dernier palier. Mais, j'ai dû louper quelque chose. ...

Ça m'a paru bizarre aussi au départ.

C'est pour bien tenir le tube, lequel ne sert qu'à maintenir le petit profilé alu à la bonne distance.

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Oui....

Bon, je vais essayer de reformuler ce que j'ai compris.....

On a une déformation fixe  (10mm) et on mesure la moitier de la pression nécessaire à cette déformation sur une balance . De là,  on extrapole le spine. .....

Afin de maintenir la géométrie de la prise de mesure, le point fixe et le point mobile se trouve sur un axe avec ,en son centre, une buté pour fixer la distance de 10mm.

Mais pour qu'il y ait une pression sur la balance, il faut que la flèche mais aussi cet axe ce déforment.  Car le peson de la balance dérègle une bascule électronique en se déformant. .... alors ce dernier palier, peut être une buté pour garantir la bonne mise en place de la balance par rapport au système de mesure, mais je trouve qu'il n'y a pas beaucoup de jeu pour avoir que cette fonction. ....

 

Ou est le bug dans mon raisonnement. ....?

 

J'ai en tête de  copier ce système de mesure,  car bien plus simple de mise en oeuvre que mon bricolage actuel. 

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Le support de la flèche (profilé alu en U) situé sur la balance coulisse librement verticalement à l'extrémité de sa tige support qui ne sert qu'à déterminer une distance fixe et constante par rapport au support de flèche fixe (600 mm pour moi et LeTub).

Ce tube support (en alu de 8mm pour moi et en carbone pour LeTuB, peut donc être fixé sur le socle en bois par 2 (LeTuB) ou 3 (moi) paliers; cela ne change rien au fonctionnement de ce spine testeur, économique, simple à réaliser et peu encombrant.

Pour calculer le spine à partir de la pesée, j'utilise une formule dans un tableur à la place du tableau mais cela revient au même.

Edited by Picpic45
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OK!

Donc cette pièce en aluminium est bloquée en translation, avec du jeu entre l'axe et le perçage de cette pièce. ....

Merci!

Quand je spine, pour le moment,  je travaille dans une fourchette,  alors deux valeurs fixes devraient faire l'affaire. .... non?

Maintenant,  pour des calculs en continu,  j'aime bien aussi l'utilisation d'une formule. (Quand j'y parviens. ..)

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il y a 35 minutes, yippee kaï a dit :

Donc cette pièce en aluminium est bloquée en translation, avec du jeu entre l'axe et le perçage de cette pièce. ....

Oui, il faut qu'elle soit la plus libre possible en translation verticale mais à la bonne distance sur le plan horizontal.

 

il y a 30 minutes, yippee kaï a dit :

Quand je spine, pour le moment,  je travaille dans une fourchette,  alors deux valeurs fixes devraient faire l'affaire. .... non?

Oui, moi aussi, je ne cherche pas à connaître précisément le spine de mes futs bois ou bambou mais de constituer des lots homogènes, alors une fourchette, c'est très bien.

Le seul problème que j'ai rencontré dans l'utilisation de ce spine testeur, c'est que le poids indiqué sur la balance a du mal à se stabiliser vraiment donc la lecture donne plus une indication qu'une valeur exacte

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Le 06/05/2018 à 10:15, Picpic45 a dit :

j'utilise une formule dans un tableur à la place du tableau mais cela revient au même.

Je viens de refaire les calculs pour un balance de 300g maxi et des spines entre 500 et 1000. Mon f est de 0,00468m....... je crois que je vais mettre une vis que je vais régler afin d'obtenir ce que je veux.  Ce sera aussi rapide.

Mais par jeu.... explique moi comment as tu obtenu ta formule avec une équation. ....? Je me retrouve avec 2 inconnus : f et e×I 

J'ai commencé le bricolage et j'ai hâte de faire les essais!

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Oui, il y a bien 2 inconnues et il n'est pas possible de calculer le spine à partir du poids lu sur la balance.

Il faut calculer le poids qui correspond à un spine donné.

J'ai repris le fichier excel donné par LeTuB dans le premier message en le téléchargeant à partir du lien fourni.

J'ai prolongé ce tableau pour des spine supérieurs à 470 en ajoutant des lignes au tableau. Les spine vont de 10 en 10 ce qui permet déjà une bonne sélection des futs.

J'ai copier la 1ère ligne du tableau dans de nouvelles cellules (la ligne en jaune clair en bas) et il me suffit de changer le spine dans la cellule de gauche pour avoir le poids correspondant à ce spine et obtenir une valeur la plus proche possible de celle lue sur ma balance

.985279848_fichierexcel.jpg.4481fe2a4ef9aaffcb7713143f702375.jpg

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