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Université sidi Mohammed Ben Abdallah Faculté des Sciences et Techniques de Fès

Université sidi Mohammed Ben Abdallah Faculté des Sciences et Techniques de Fès Département Génie Mécanique 2 Année universitaire : 2011/2012 Choix des matériaux par la méthode d'Ashby Conclusion sur le choix de matériaux : Etude de la Fourche VTT Conclusion Introduction Introduction Plan 3 Introduction Elles sont constituées d’un tube (pivot) sur lequel viennent se fixer deux fourreaux qui se terminent par deux pattes (support de l’axe de roue). La réunion du pivot et des fourreaux se fait soit par soudure soit par l’intermédiaire d’une pièce ou deux qui assurent plus de rigidité à la fourche à suspension (simple ou double T). Elles sont constituées d’un tube (pivot) sur lequel viennent se fixer deux fourreaux qui se terminent par deux pattes (support de l’axe de roue). La réunion du pivot et des fourreaux se fait soit par soudure soit par l’intermédiaire d’une pièce ou deux qui assurent plus de rigidité à la fourche à suspension (simple ou double T). La fourche se compose de plusieurs partiesLa fourche se compose de plusieurs parties :: La fourche est un composant du vélo qui constitue le lien entre le cintre et la roue avant. Elle permet de diriger le vélo. La fourche est un composant du vélo qui constitue le lien entre le cintre et la roueavant. Elle permet de diriger le vélo. 4 Introduction Donner la direction. Supporter une partie du poids total appliqué sur le cycle. Amortir les chocs et les vibrations provoquées par les inégalités du sol. Résister aux efforts provoqués par le couple de freinage. 5 Introduction Les matériaux des fourches évaluent avec le temps Les matériaux des fourches évaluent avec le temps Fabrication du fourche de vélo VTT Fabrication du fourche de vélo VTTRigide Monobloc Coudée Droite Suspendue Les formes des fourches évaluent avec le temps Les formes des fourches évaluent avec le temps Fabrication du fourche de vélo VTT Fabrication du fourche de vélo VTT 6 Introduction 7 Les différents types de fourches Les fourches rigides Une fourche rigide est constituée de 2 parties : le pivot et le fourreau. Les 2 parties sont liées par une liaison encastrée. elles sont faciles à alléger et qu'aucune partie de celles-ci n'est en mouvement relatif par rapport au reste de la fourche. Introduction 8 Les différents types de fourches Les fourches suspendues Introduction 9 Les différents types de fourches Les fourches spéciales Ces fourches constituent les nouvelles technologies pour atteindre les besoins spécifique des cyclistes. Elle sont développées par des marques particulières, donc elles ne sont pas standardisées et donc souvent pas compatibles d'un vélo à l'autre. Etude de la Fourche VTT Enoncé Enoncé fonctionnel fonctionnel du besoindu besoin Sollicitations lors Sollicitations lors d'un saut en VTTd'un saut en VTT Cahier des Cahier des charges charges matériaux matériaux But de l'étudeBut de l'étude Cetteétudefaitpourétudierlechoixdesmatériauxd'unefourche.Toutd'abordprécisonsqu'ils'agitd'unefourchedeVTTdedescente.C'estunedisciplinetrèsexigeante,carlafourchesubitdetrèsnombreusessollicitations.Ainsilafourcheétudiéeseraàdouble"té",maisceneserapasunefourchedite"inversée". Le mouvement relatif entre les plongeurs etles fourreaux doit être suffisant, continu et il devra y avoir un joint entre ces deux parties.Les plongeurs devront bien s'enfoncer et non fléchir (bonne raideur) dans les fourreaux lors d'un choc .Les différentes parties constituant la fourche devront s'assembler correctement sans engendrer de zones de frottement.Elle devra avoir une masse inférieure à 4 kg.La fourche doit être adaptable à toutVTT de descente et doit amortir les chocs que subit la roue, pouramoindrir l'intensité de la sollicitationdans les bras du pilote, dont le poids, équipement compris, sera égal à 100 kg.La fourche doit pouvoir être utilisée et stockée dans des conditions environnementales éventuellement défavorables : humidité et températures négatives (jusqu'à -30°C) ou élevées (jusqu'à 60°C).Elle ne devra pas être trop vulnérable aux chocs liés à son utilisation.Le procédé de fabrication doit aboutir à des formes voulues (tube,…). NoussupposonsqueleVTTestcapablederésisteràunsautd’unehauteurprécisetc’estnoussupposonsquec’estlaroueavantquitouched’abordlesol.Donc l’énergie potentielle gravitationnelle est consommée à la fois par l’amortissement de la fourche et la déformation de la roue avant. Etotale= Eamortissement+ Eroue+ Eperte Dont Eperte= 10%Etotale Pour calculer l’énergie absorbée par l’amortissement, nous simplifions le système comme ressort. La rigidité du ressort est définie par le rapport de la force appliquée et le déplacement produit: Eamortissement=1/2 KLprolongueur 2 ( j ) De même façon, nous calculons la force appliquée sur la fourche: Etotale – Eamortissement= Eroue = FΔL CDC objet Action possible sur la géométrie CDC matériaux Critères communs à tous les éléments constitutifs de la fourche Bonne raideur des plongeurs et des fourreaux Diamètre du tube important Module de Young élevé Bien résister aux gros chocs Diamètre du tube important Ajout de renforts Bonne ténacité Conditions environnementales défavorables Ajout d’un élément de protection Resistance à la corrosion Resistance à la températures Procédé de fabrication doit aboutir à des formes voulues Bonne formabilité (tube) Critères concernant les fourreaux Bien résister aux petits chocs liés à des pierres,.. Ajout d’éléments de protection Dureté importante (traitement de surface) Critères concernant les Plongeurs Favoriser le mouvement relatif entre les fourreaux et les plongeurs sans engendrer de dégradation Ajout de soufflets de protection Resistance à la friction(traitement de surface) Rugosité faible 10 Choix des matériaux par la méthode d'Ashby Stratégie du choix des matériauxStratégie du choix des matériaux 11 Tous les matériaux Appliquer les limites de propriété Appliquer les indices de performance Sous groupe de matériaux Choix final du matériau Information complémentaire Choix des matériaux par la méthode d'Ashby Indices de Performance 1 fonction : Quelle est la fonction de la pièce ? 2 astreintes : Quelles sont les conditions incontournables ? Quelles sont les conditions négociables ? 3 objectif : Quelles sont la quantité à maximiser ou minimiser ? Procédure du choix des matériauxProcédure du choix des matériaux 12 Choix des matériaux par la méthode d'Ashby Indices de Performance - la flexion la compression le Cisaillement la compression la flexion la compression la la flexion flexion Modes de sollicitationModes de sollicitation 13 Choix des matériaux par la méthode d'Ashby Les fourreaux, le pivot et les plongeurs sont considérés comme des tubes. Chaque tube peut subir la flexion, la compression et le cisaillement en fonction des différentes parties de la fourche. Le té de la fourche de VTT est considéré comme une poutre de section carrée. Les fourreaux, le pivot et les plongeurs sont considérés comme des tubes.Chaque tube peut subir la flexion, la compression et le cisaillement en fonction des différentes parties de la fourche.Le té de la fourche de VTT est considéré comme une poutre de section carrée. Indices de Performance Simplification de la géométrieSimplification de la géométrie 14 Choix des matériaux par la méthode d'Ashby Tube en flexion Tube en flexion Tube en compression Tube en compression Tube en cisaillement Tube en cisaillementTube en flexion trois points Tube en flexion trois points L’objectif de l’indice de PerformanceL’objectif de l’indice de Performance Indices de Performance 15 Choix des matériaux par la méthode d'Ashby Justification des critères limites Le logiciel CES selector permet d'obtenir les matériaux qui répondent aux critères recherchés lors de l'étude. Il suffit de rentrer les indices de performance à maximiser pour avoir une sélection de matériaux grâce à la translation de la droite. Il est aussi possible de définir des valeurs limites pour certains paramètres ou d'imposer des contraintes plus ou moins strictes sur certains aspects tels que le pourcentage maximum d'un élément s'il s'agit d'un alliage, la masse volumique maximale ou minimale, ... Le logiciel CES selector permet d'obtenir les matériaux qui répondent aux critères recherchés lors de l'étude. Il suffit de rentrer les indices de performance à maximiser pour avoir une sélection de matériaux grâce à la translation de la droite. Il est aussi possible de définir des valeurs limites pour certains paramètres ou d'imposer des contraintes plus ou moins strictes sur certains aspects tels que le pourcentage maximum d'un élément s'il s'agit d'un alliage, la masse volumique maximale ou minimale, ... 16 Choix des matériaux par la méthode d'Ashby Récapitulatif des indices de Performance et des conditions limites Indices de Performance 17 Choix des matériaux par la méthode d'Ashby Cartes de sélection Ce sont des cartes permettant la vision d’ensemble des matériaux permettant une sélection graphique Comment Exemple : E=f())) 1- à l’aide de CES selector on trace une carte E en fonction de 2- sur cette carte on positionne la droite de performance 18 Donc la pente de la droite est 1 Choix des matériaux par la méthode d'Ashby 19 Aperçu sur CES edupack Présentation du logiciel 20 Aperçu sur CES edupack Présentation du logiciel 21 Dans une première approche, le logiciel peut être vu comme une base de donnée de propriétés de matériaux, qui peut être étendue par des ressources sur le web "certaines incluses" dans le logiciel, d'autres payantes. Dans une seconde approche, des outils permettant de visualiser sous forme de cartes des propriétés de l'ensemble des matériaux de la base de donnée choisie sont proposés. Ils permettent de comparer les matériaux entre eux. Des outils de sélection de base sont d'une utilisation facile : soit par sélection sur des critères, soit à partir des cartes Dans une première approche, le logiciel peut être vu comme une base de donnée de propriétés de matériaux, qui peut être étendue par des ressources sur le uploads/Ingenierie_Lourd/ expose-fourche-de-velo 1 .pdf