L’étude présente est une validation basée sur l’analyse par éléments finis (Finite Element Analysis FEA) d’un nouveau concept de chaise avec un mécanisme de connexion unique conforme à la norme BIFMA (Business & Institutional Furniture Manufacturing Association). La norme de l’Association de fabrication de meubles d’affaires et institutionnels est suivie par tous les fabricants de sièges commerciaux et de bureaux pour le commerce mondial. L’objectif est de faire une simulation virtuelle des tests nécessaires pour la certification de la chaise et ainsi améliorer la qualité en suivant l’application de la norme BIFMA. L’analyse structurelle non-linéaire du cas de charge donné est réalisée à l’aide d’un logiciel d’analyse par éléments finis. SolidWorks Simulation Premium est utilisé pour le prétraitement, pour résoudre les équations mathématiques et aussi pour l’interprétation des résultats.

Les différentes étapes de l’étude sont les suivantes :

•  Revue de la littérature sur les exigences de la norme BIFMA
•  Étude de la procédure FEA pour la norme BIFMA
•  Conception détaillée et étude du mécanisme de la chaise
•  Identification du trajet de transfert de force pour le cas de charge
•  Modélisation de la chaise pour analyse par éléments finis
•  Application du chargement et des conditions aux limites
•  Configuration du test spécifié dans le modèle d’éléments finis
•  Analyse du modèle par éléments finis
•  Interprétation des résultats par rapport à la limite permise

Niveau d’acceptation

Il ne devrait y avoir aucune perte de fonctionnement de la chaise.
Les contraintes induites doivent être inférieures à la limite d’élasticité du matériau.

Les procédures d’essai

 

 

 

 

 

Charge fonctionnelle

a) Une force de 667 N (150 lbf) doit être appliquée sur le dossier à l’arrière pendant une (1) minute. Si le mécanisme de verrouillage du dossier et de l’inclinaison n’accepte pas la charge due à un glissement progressif du mécanisme de réglage pendant l’application de charge, positionner le dossier à sa position la plus reculée (arrêtée), puis appliquer la ou les charges spécifiées.

b) Retirez la charge

 

 

 

 

 

Charge d’épreuve

a) Une force de 1112 N (250 lbf) doit être appliquée sur le dossier à l’arrière pendant une (1) minute. Même condition d’application que la charge fonctionnelle.

 

 

 

 

 

Qualité du maillage

La valeur de l’aspect ratio ne doit pas dépasser 50 dans les régions ou les contraintes sont d’importance essentielle. Dans les autres cas, la valeur doit être limitée à environ 500.

 

 

 

 

 

 

 

Une autre qualité de maillage qui identifie les éléments à forte courbure et inclinaison est le Jacobien.  Sa valeur ne doit jamais se rapprocher de 0 ni devenir négative.

 

 

 

 

 

 

 

Résultats charge fonctionnelle 667 N (ANSI/BIFMA X6.1- 2012)

La contrainte maximale est de 608 MPa qui se trouve sur le support principal de la chaise dont la limite d’élasticité du matériau est de 620 MPa.

 

 

 

 

 

 

 

Le déplacement maximal est de 23 cm au maximum de chargement.  Après déchargement, la structure revient à sa position initiale.

 

 

 

 

 

 

 

Résultats charge d’épreuve 1112 N (ANSI/BIFMA X6.1- 2012)

La contrainte maximale est de 899 MPa qui se trouve sur le support principal de la chaise dont la limite d’élasticité du matériau est de 620 MPa.  La structure est dans le domaine plastique.

 

 

 

 

 

 

Le déplacement maximal est de 42 cm au maximum de chargement. Après déchargement, la structure a éprouvé un déplacement permanent de 33.5 cm.

 

 

 

 

 

 

 

Conclusion

La norme BIFMA est utilisée pour concevoir les chaises de bureau. L’objectif était de faire une simulation par la méthode des éléments finis pour une validation virtuelle. La méthodologie consistait en un prétraitement, une analyse et un post-traitement avec SolidWorks Simulation Premium.

Le test de la charge fonctionnelle est satisfait; après déchargement, la chaise est intacte.

Par contre, pour le test d’épreuve, la structure a éprouvé un dommage important.  Il est nécessaire de changer la conception et de refaire une simulation pour une validation avant de construire un prototype.

Cette étude a mis en lumière l’importance de la simulation numérique avant de construire un prototype. Il faut éviter de faire les tests sans avoir eu connaissance au préalable du comportement de la structure.