Table des Matières
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PARTIE II
2. COMPRENDRE LES
MATÉRIAUX COMPOSITES
(FIBRES DE CARBONE)
Tous les cyclistes doivent comprendre un principe
fondamental des composites. Les matériaux composites
constitués de fibres de carbone sont robustes et
légers, mais lorsqu'elles sont soumises à des chocs ou
surchargées, ces fibres de carbone ne se plient pas, elles
se cassent.
Que sont les matériaux composites ?
Le terme "composite" signifie qu'une pièce ou des pièces
sont faites de différents composants ou de différents
matériaux. Vous avez déjà entendu le terme "vélo en
fibres de carbone". Cela signifie en fait "vélo en matériau
composite".
Les matériaux composites en fibres de carbone sont
généralement une fibre robuste et légère moulée dans
une matrice en plastique. Les composites de carbone
sont légers par rapport aux métaux. La densité de l'acier
est de 7,8 grammes/cm3 (grammes par centimètre cube),
celle du titane de 4,5 grammes/cm3, celle de l'aluminium
de 2,75 grammes/cm3. Comparez ces valeurs avec les
composites de fibres de carbone qui ont une densité de
1,45 grammes/cm3.
Les composites ayant les meilleurs rapports robustesse/
poids sont faits de fibres de carbone dans une matrice
de plastique époxydique. La matrice époxydique lie
les fibres de carbone entre elles, transmet la charge à
d'autres fibres et donne une surface extérieure souple.
Les fibres de carbone constituent le "squelette" qui
supporte les charges.
Pourquoi les matériaux composites sont-ils
utilisés ?
Contrairement aux métaux qui ont des propriétés
uniformes dans toutes les directions (les ingénieurs
parlent de métaux isotropes), les fibres de carbone
peuvent être orientées de façon spécifique afin
d'optimiser la structure pour des charges particulières.
Le choix de l'emplacement des fibres de carbone permet
aux ingénieurs de créer des vélos robustes et légers. Les
ingénieurs peuvent également orienter les fibres de
manière à ce qu'elles conviennent à d'autres objectifs tels
que le confort et l'amortissement des vibrations.
Les matériaux composites en fibres de carbone sont très
résistants à la corrosion, beaucoup plus que la plupart
des métaux. Pensez aux bateaux en fibres de carbone ou
en fibres de verre.
Les matériaux en fibres de carbone ont un très bon
rapport robustesse/poids.
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Quelles sont les limites des matériaux
composites ?
Les vélos et les composants en "matériau composite"
ou en fibres de carbone bien conçus ont une résistance
élevée à la fatigue, généralement supérieure à celle de
leurs équivalents en métal.
Même si la résistance à la fatigue est un avantage des
fibres de carbone, Cannondale vous conseille vivement
de contrôler régulièrement votre cadre, votre fourche ou
les composants en fibres de carbone.
Les composites en fibres de carbone ne sont pas
ductiles. Si une structure en carbone est surchargée,
elle ne se déforme pas, elle se casse. Juste avant et au
moment de la cassure, des arêtes grossières et vives
ainsi qu'éventuellement un délaminage des fibres de
carbone ou des couches stratifiées de fibres de carbone
apparaîtront. Il n'y aura aucune déformation, aucun
gauchissement ni étirement.
Si vous heurtez quelque chose ou avez un accident, que
pouvez-vous attendre de votre vélo en fibres de carbone ?
Disons par exemple que vous heurtez le bord du trottoir,
un fossé, un rocher, une voiture, un cycliste tombé au
sol ou d'autres objets. Lisez d'abord les avertissements
importants figurant au début de la PARTIE II, Section A.
de ce manuel : Les vélos ne peuvent pas vous protéger.
À une vitesse supérieure à celle d'une marche rapide,
votre corps continuera de se déplacer vers l'avant,
étant entraîné sous l'effet de l'énergie cinétique. Vous
ne pouvez pas et ne resterez pas sur le vélo, et ce qui
arrive au cadre et à la fourche n'est rien comparé à ce qui
arrivera à votre corps.
Que pouvez-vous attendre de votre cadre en carbone ?
Cela dépend de beaucoup de facteurs complexes, c'est la
raison pour laquelle nous vous précisons que la capacité
de résistance au choc ne peut pas constituer un facteur
de conception. Par cette remarque importante, nous
voulons vous signaler qu'en cas d'impact assez fort, la
fourche ou le cadre peuvent être complètement cassés.
Voir la figure A, page 68. Veuillez noter la différence
significative de comportement entre le carbone et le
métal. Voir le point 1. de cette section : Comprendre les
métaux. Le cadre en carbone est certes deux fois plus
robuste qu'un cadre en métal, mais lorsqu'il est surchargé,
il ne déforme pas, il se casse complètement.
Les
cadres
en
carbone/fourches/composants
Cannondale sont conçus pour résister à des charges
correspondant à une utilisation normale, avec un certain
coefficient de sécurité. Ces cadres/fourches/composants
peuvent se rompre dans certaines conditions, en cas de
collision ou de choc.
Voir le point "Contrôle du cadre, de la fourche et des
composants en matériau composite" à la page suivante.
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