Calcul ressort compression : raideur, force, contrainte et longueur à bloc

Ce calcul ressort compression applique les formules des ressorts hélicoïdaux de compression formés à froid : raideur R = G × d⁴ ÷ (8 × Dm³ × n). Un ressort en fil d’acier patenté classe C/D de 2 mm, diamètre extérieur 20 mm et 8 spires utiles a une raideur de 3,494 N/mm : 10 mm de flèche demandent 34,94 N.

Exemple : Matériau: fil d’acier à ressort patenté, classe C/D · Diamètre du fil d 2 mm · Diamètre extérieur De 20 mm · Spires utiles n 8 · Longueur libre L0 (facultative) 50 mm · Flèche s (facultative) 10 mm → Raideur : R = 3,494 N/mm. Source : Federnfabrik Schmid – Normfedern catalogue, “Druckfederberechnung / Compression spring calculation”: formulas 3.1–3.10 (R = G·d⁴/(8·Dm³·n), τ = 8·Dm·F/(π·d³), τc zul ≦ 0.56·Rm, nt = n + 2, Lc ≦ nt·d), materials table with G and Rm (read 09.10.2026). Mise à jour : .

mm
mm
diamètre moyen Dm = De − d
sans les spires d’extrémité rapprochées
mm
pour la longueur à bloc et la vérification ; 0 = non
mm
donne force et contrainte ; 0 = non
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Résultat

Raideur
R = 3,494 N/mm
Détails
GrandeurValeur
Diamètre moyen d’enroulement Dm18,00 mm
Indice w = Dm ÷ d9,00
Module de cisaillement G81 500 N/mm²
Raideur R3,494 N/mm
Force à 10,0 mm34,94 N
Contrainte de cisaillement à cette force200 N/mm²
Nombre total de spires nt = n + 210,0
Longueur à bloc Lc (extrémités meulées, max.)20,00 mm
Flèche jusqu’à bloc sc = L0 − Lc30,00 mm
Force à bloc104,81 N
Contrainte à bloc τc601 N/mm²
τc admissible = 0,56 × Rm1 105 N/mm²
La contrainte à bloc reste admissible. Calculé pour une charge statique ou quasi statique ; les valeurs Rm du fil FD et de l’inox sont des valeurs indicatives approchées (Schmid). En charge dynamique, une vérification en fatigue est nécessaire.

Comment le calcul est fait

Raideur R = G × d⁴ ÷ (8 × Dm³ × n). G est le module de cisaillement du fil, d le diamètre du fil, Dm le diamètre moyen (extérieur moins fil) et n le nombre de spires utiles. La force pour une flèche s vaut F = R × s, la contrainte de cisaillement τ = 8 × Dm × F ÷ (π × d³). La Federnfabrik Schmid donne ces formules pour les ressorts de compression formés à froid en fil rond jusqu’à 17 mm, avec plus de 2 spires utiles et un indice Dm ÷ d de 4 à 20.

Exemples (acier à ressort, G = 81 500 N/mm²)

Fil dExtérieur DeSpires nRaideur R
1 mm10 mm101,397 N/mm
2 mm20 mm83,494 N/mm
3 mm30 mm66,987 N/mm
4 mm40 mm69,316 N/mm
5 mm40 mm818,563 N/mm

Le diamètre du fil compte à la puissance quatre : à Dm et n égaux, un fil deux fois plus gros donne une raideur seize fois plus forte. Le même ressort en inox 1.4310 (G = 70 000 N/mm²) n’atteint que 3,001 N/mm.

Longueur à bloc et vérification de la contrainte

Avec une spire rapprochée à chaque extrémité, nt = n + 2 ; extrémités meulées, la longueur à bloc vaut au plus nt × d, soit 20 mm dans l’exemple. Avec 50 mm de longueur libre, le ressort se comprime de 30 mm, ce qui demande 104,81 N et donne τc ≈ 601 N/mm². Schmid admet τc jusqu’à 0,56 × Rm ; pour un fil classe C/D de 2 mm, Rm = 2220 − 820 × lg d = 1973 N/mm², d’où une limite de 1105 N/mm² : le ressort tient à bloc. Pour la loi de Hooke en général : calcul constante de raideur ; pour les unités de force : calcul de force.

Questions fréquentes

Comment calculer la raideur d’un ressort de compression ?

R = G × d⁴ ÷ (8 × Dm³ × n). Pour d = 2 mm, Dm = 18 mm, n = 8 et G = 81 500 N/mm² : 3,494 N/mm.

Qu’est-ce que le diamètre moyen ?

Diamètre extérieur moins diamètre du fil : 20 − 2 = 18 mm, le diamètre passant par le centre du fil.

Quelle force pour 10 mm de flèche ?

Raideur fois flèche : 3,494 N/mm × 10 mm = 34,94 N.

Comment calculer la longueur à bloc ?

Avec une spire rapprochée par extrémité, nt = n + 2 ; meulé, au plus nt × d. 10 spires × 2 mm = 20 mm.

Quand le ressort est-il surchargé ?

Quand la contrainte à bloc dépasse 0,56 × Rm. Pour un fil classe C/D de 2 mm, la limite est d’environ 1105 N/mm².

Quel module de cisaillement utiliser ?

Schmid indique 81 500 N/mm² pour le fil patenté, 79 500 pour le fil trempé et 70 000 pour l’inox 1.4310.

Sources et références juridiques

Dernière mise à jour : · Principes éditoriaux

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