Amélioration de la résistance à l'impact du tube diagonal d'un cadre de vélo en fibres de carbone

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Cette recherche propose d'améliorer la résistance aux impacts d'un cadre de vélo de compétition en composite de fibres de carbone. Pour ce type de vélo, le poids est un facteur très important; le vélo doit demeurer le plus léger possible, d'où l'utilisation des composites. Or, les composites ne sont pas des matériaux parfaits. Entre autres, ils ont une mauvaise résistance aux impacts qui peuvent initier l'endommagement et mener à la défaillance prématurée du cadre. Comme les défauts créés par des impacts à faible énergie sont souvent à peine visibles à l'oeil nu, les endommagements dus à ces impacts sont critiques pour la structure. Souvent, cette dernière ne présente que de petites fissures à sa surface tandis que l'intérieur du composite stratifié est plus sérieusement endommagé. Les zones endommagées constituent alors des régions critiques pour l'initiation ou la propagation du délaminage sous des sollicitations normales du cadre. Le délaminage est particulièrement préoccupant car il réduit la capacité d'une structure en composite à supporter sa charge de conception. Les cadres de vélo sont exposés à de multiples charges d'impact sur le terrain, comme les pierres projetées sur le tube diagonal. Pour assurer leur durabilité, il est donc important de quantifier l'effet de ces charges d'impact afin d'en tenir compte dans la conception de cadres plus performants. L'étude proposée portera sur le tube inférieur du cadre d'un vélo de type Guru Photon SL. Ce tube en fibres de carbone est à proximité de la roue avant et, par conséquent, est sujet à des impacts de pierres projetées. Le travail proposé permettra de déterminer l'énergie d'impact minimum qui cause l'endommagement interne des tubes, de comprendre les mécanismes responsables de l'endommagement du tube et d'optimiser la conception du tube afin d'améliorer sa résistance à l'impact tout en minimisant son poids.