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La densité des métaux varie. La densité est le poids par unité de matériau.
L'acier pèse 7,8 grammes/cm3 (grammes par centimètre cube), le titane
4,5 grammes/cm3, l'aluminium 2,75 grammes/cm3. Comparez ces chiffres
avec ceux de la fibre de carbone composite à 1,45 grammes/cm3.
Les métaux sont sujets à la fatigue. Avec suffisamment de cycles
d'utilisation, à des charges suffisamment élevées, les métaux finiront par
développer des fissures qui entraîneront une défaillance. Il est très
important que vous lisiez les bases de la fatigue des métaux ci-dessous.
Disons que vous heurtez un trottoir, un fossé, un rocher, une voiture, un
autre cycliste ou un autre objet. À toute vitesse supérieure à celle d'une
marche rapide, votre corps continuera à avancer, l'élan vous propulsant à
l'avant du vélo. Vous ne pouvez pas et ne resterez pas sur le vélo, et ce qui
arrive au cadre, à la fourche et aux autres composants est sans rapport
avec ce qui arrive à votre corps.
Que devez-vous attendre de votre cadre métallique ? Cela dépend de
nombreux facteurs complexes, c'est pourquoi nous vous disons que la
résistance aux chocs ne peut être un critère de conception. Avec cette
note importante, nous pouvons vous dire que si le choc est suffisamment
fort, la fourche ou le cadre peut être plié ou déformé. Sur un vélo en
acier, la fourche en acier peut être fortement pliée et le cadre intact.
L'aluminium est moins ductile que l'acier, mais vous pouvez vous attendre
à ce que la fourche et le cadre soient pliés ou déformés. En cas de choc
plus fort, le tube supérieur peut se rompre sous tension et le tube
inférieur se déformer. En cas de choc encore plus fort, le tube supérieur
peut se casser, le tube inférieur se déformer et se casser, laissant le tube
de direction et la fourche séparés du triangle principal.
Lors d'un accident avec un vélo en métal, vous verrez généralement des
traces de cette ductilité dans le pliage ou la déformation du métal. Il est
désormais courant que le cadre principal soit en métal et la fourche en
fibre de carbone. La ductilité relative des métaux et le manque de ductilité
de la fibre de carbone signifient qu'en cas d'accident, on peut s'attendre à
ce que le métal se plie ou se déforme, mais pas le carbone. Sous une
certaine charge, la fourche en carbone peut être intacte même si le cadre
est endommagé. Au-delà d'une certaine charge, la fourche en carbone
sera complètement cassée.
Les bases de la fat gue des métaux
Le bon sens nous dit que rien ne dure éternellement. Plus vous utilisez
quelque chose, et plus vous l'utilisez intensément, et plus les conditions
dans lesquelles vous l'utilisez sont mauvaises, plus sa durée de vie sera
courte.
La fatigue est le terme utilisé pour décrire les dommages accumulés sur
une pièce, causés par un chargement répété. Pour causer des dommages
par fatigue, la charge que la pièce reçoit doit être suffisamment
importante. Un exemple simple, souvent utilisé, consiste à plier un
trombone d'avant en arrière (chargement répété) jusqu'à ce qu'il se brise.
Cette simple définition vous aidera à comprendre que la fatigue n'a rien à
voir avec le temps ou l'âge. Un vélo dans un garage ne se fatigue pas. La
fatigue ne survient que lors de l'utilisation.
De quel type de « dommages » parlons-nous ? Au niveau microscopique,
une fissure se forme dans une zone très sollicitée. Lorsque la charge est
appliquée de manière répétée, la fissure s'agrandit. À un moment donné,
la fissure devient visible à l'œil nu.
Annexe F
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