J’observe

Comment améliorer les caractéristiques mécaniques d’un VTT ?

Situation

Un fabriquant de vélos souhaite améliorer les caractéristiques d’un modèle bas de gamme de ses vélos tout terrain (VTT).
Le cadre du vélo est en acier, ce qui rend le VTT un peu lourd.

Le fabriquant a décidé alors de réduire le poids en utilisant un autre matériau.

[icon name= »question-circle » prefix= »fas »] Quel matériau peut-on choisir pour réduire le poids du cadre ?

DOC.1 Cadre de VTT

Caractéristiques du cadre

Caractéristiques

Matériau actuel: Acier mi-doux.
Poids actuel : 15 Kg environ.
Charge maximale que peut supporter le cadre = 400 Newton pour chaque mm2.

DOC.2 Caractéristiques des matériaux proposés

La conception du cadre est effectuée en fonction de plusieurs contraintes auxquelles le constructeur doit répondre. Ces contraintes sont :

La densité du matériau qui influe sur le poids et la solidité.
L’élasticité qui influe directement sur la précision de pilotage du vélo et le confort du cycliste.
La durabilité à l’épreuve des kilomètres et de l’oxydation.
La résistance aux chocs pour encaisser les secousses dues aux pistes accidentées.
La rigidité qui à un rôle important dans le rendement de l’énergie déployée par le cycliste.

Cadre en acier
Masse volumique	7,8 kg/dm3
Module d’élasticité	210 000 N/mm2
Résistance aux chocs	Bonne
Durée de vie	Des années sans soucis à condition qu’il ne rouille pas

Cadre en titane
Masse volumique	4,5 kg/dm3
Module d’élasticité	105 000 N/mm2
Résistance aux chocs	Excellente
Durée de vie	Optimale

Cadre en alliage d’aluminium
Masse volumique	2,7 kg/dm3
Module d’élasticité	71 000 N/mm2
Résistance aux chocs	Moyenne
Durée de vie	Bonne résistance à la corrosion. Problèmes dûs au vieillissement après de nombreux kilomètres

Cadre en fibre de carbone
Masse volumique	1,9 kg/dm3
Module d’élasticité	45 000 N/mm2
Résistance aux chocs	Faible
Durée de vie	Excellente (inoxydable)

[icon name= »search » prefix= »fas »] J’analyse la situation

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