Projet 1

SYS865b
Matériaux composites avancés, théorie et
analyse par éléments finis
Hiver 2014
PROJET
La compagnie BCycle veut lancer un modèle de vélo de route haute performance entièrement
fabriqué en matériaux composites. BCycle a sélectionné un carbone/époxy unidirectionnel de
0.125 mm d’épaisseur pour fabriquer le cadre du vélo haute performance.
E1 = 136.00 GPa, E2 = 9.80 GPa, E3 = 9.80 GPa
G12 = 4.70 GPa, G23 = 5.20 GPa, G13 = 7.70 GPa
ν12 0.280, ν23= 0.150, ν13 = 0.280
ρ = 1.54 g/cm3
F1t = 1550 MPa, F2t = F3t = 59 MPa
F1c = 1090 MPa, F2c = F3c = 59 MPa
F6 =75 MPa
BCycle vous demande de déterminer l’orientation de chaque pli, et ce, pour chaque tube du cadre
afin d’optimiser la rigidité du cadre latéralement tout en maintenant une souplesse verticale pour
d’absorber les imperfections de la route.
Document rédigé par Mathieu Collins
Approuvé par Anh Dung Ngô
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Pour ce faire, BCycle vous fournit la géométrie de son cadre en aluminium 6061-T6. Le format
du ficher est .stp (STEP) et les dimensions sont en millimètres.
Figure 1 : Cadre en aluminium 6061-T6 de la compagnie BCycle.
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BCycle vous fournit aussi les conditions frontières tirées de leurs propres analyses sur un cycliste
de haut niveau à une vitesse de 50 km/h sur un cadre d’aluminium 6061-T6 instrumenté. Il est à
noter que cette condition de chargement doit être considérée comme le cas extrême d’utilisation
puisque l’usage normal du cadre est fixé pour une vitesse inférieure à 50 km/h.
Figure 2 : Chargement et conditions frontière du cadre
Afin de vous aider dans la complétion de ce projet, BCycle désire être informé sur la progression
hebdomadaire du projet estimé à 3 semaines. Un rapport final sur l’ingénierie du cadre est à
remettre à la fin du projet.
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BIBLIOGRAPHIE
ANSYS. 2010. ACP - ANSYS Composite PrePostWorkbench, version. 12.1.5. Southpointe, PA:
ANSYS, Inc.
ANSYS. 2009. ANSYS Workbench, version. 12.1. Southpointe, PA: ANSYS, Inc.
Barbero, Ever J. 2008. Finite Element Analysis of Composite Materials, Philadelphie : CRC
Press, 331 p.
Barbero, Ever J. 2007. « Source Code for Examples ». In Finite Element Analysis of Composite
Materials. En ligne. <http://www.mae.wvu.edu/barbero/feacm/Examples/>.
Specialized. « Proprietary Manufacturing Methods ». In Finite Fabrication Process. En ligne.
<http://www.specialized.com/bc/microsite/fact/fabrication.html#/manufacturing-methods>.
Lizotte, Patrick L. 1996. « Analysis and Fabrication of Composite Monocoque Bicycle Frames ».
Montréal, McGill University.
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