Partie spécifique - Choix 1 (Partie C) · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole Candidat libre - ITEC 2021

Mise en situation

La rénovation des locaux et des vestiaires a aussi été l'occasion de changer les casiers. Le choix s'est porté sur des casiers informatisés et automatisés, sécurisés par détecteurs anti-effraction, fonctionnant avec des badges RFID. Ce système comporte plusieurs avantages:

C'est un système sûr

Serrures entièrement intégrées et invisibles portes fermées pour être protégées contre le vandalisme.

Serrures équipées de moteur et non d'électro-aimant afin de résister aux chocs

C'est un système fiable

Fonctionne sur secteur. Une alimentation de secours sur batterie permet le fonctionnement des contrôleurs et des serrures.

Sans ces alimentations de secours, le fonctionnement des serrures est interrompu. Les casiers restent en l'état ouvert ou fermé et fonctionnent de nouveau dès la remise sous tension – comme s'il n'y avait pas eu de coupure.

Tous les éléments du système de contrôle des casiers sont prévus pour fonctionner dans une atmosphère humide et chlorée.

Des serrures électriques (objet de cette étude) équipent chaque porte de casier. Elles sont motorisées.

DTS1 - Structure de la serrure (pièces principales)

PARTIE C: Le matériau du bâti est-il approprié ?

Suite à la détérioration de plusieurs serrures, il a été décidé de réaliser une étude par éléments finis.

L'utilisation d'un outil (exemple: pied de biche) pour forcer les casiers, entraine un important effort sur le loquet, qui transmet cette force au renvoi d'angle.

Le but de cette étude est de déterminer l'effort critique à partir duquel la serrure subit des déformations plastiques, puis de trouver des solutions qui permettraient d'améliorer la résistance de la serrure.

Présentation de l'étude

Afin de limiter les calculs du logiciel, l'étude se fait à partir d'un assemblage simplifié. Le dessous du bâti est fixé au casier. La transmission des efforts entre le crochet et le renvoi d'angle est modélisée par un effort linéique.

Détermination de l'effort critique

Les résultats de cette étude nous permettent de faire un premier constat: le logement de l'axe, appartenant au bâti, subit les plus grandes déformations.

Le bureau d'études a établi que le bâti peut supporter une contrainte de 50 MPa, avant de subir des déformations plastiques.

Question C.1

Expliquer les conséquences de ces déformations plastiques.

Question C.2

Sur le DRS4, tracer la courbe « Évolution de la contrainte max en fonction de la force appliquée ».

À partir de cette courbe, déterminer l'effort $F_{\text{limite}}$ à partir duquel la serrure subit des déformations plastiques.

Recherche de solutions techniques

Le bureau d'études souhaite améliorer la résistance de la serrure, il propose d'ajouter un congé de raccordement comme indiqué ci-contre.

Question C.3

Expliquer l'intérêt de cette proposition au regard de la résistance de la pièce.

Après modification de la pièce les résultats attendus ne sont toujours pas satisfaisants. Le bureau d'études souhaite modifier le matériau.

Question C.4

Proposer un nouveau matériau minimisant l'empreinte $\text{CO}_2$, parmi ceux proposés sur le DTS2. Justifier votre choix.