· Titre: Application de la méthodes des éléments finis pour la conception de structures tubulaires soudées en aluminium et la prédiction de la durée de vie en fatigue

· Statut: Projet complété

· Contexte / Problématique: Quelque soit le matériau utilisé, il est important pour les manufacturiers de cadres vélo de posséder les outils et le savoir-faire nécessaires pour la conception et l'optimisation de leurs cadres. Bien que la méthode des éléments finis (MÉF) soit très utilisée à cette fin, la modélisation des soudures n'est pas encore maîtrisée. Il n’existe pas non plus de méthode simple et éprouvée pour prédire la durée de vie en fatigue des cadres. À cet effet, la méthode Hot Spot est à considérer bien que n'ayant jamais encore été validée pour les structures tubulaires à paroi mince soudées en aluminium.

· Objectif principal: Développer un savoir-faire et des procédures de modélisation permettant d'utiliser efficacement la MÉF pour concevoir des structures tubulaires à paroi mince soudées en aluminium. Étudier et adapter la méthode Hot Spot afin de permettre d'estimer la durée de vie en fatigue des cadres de vélo.

· Description: Un banc d'essais peu coûteux et simple d’utilisation a été développé afin d’effectuer un chargement cyclique en déplacement contrôlé. Le coût d’un banc de tests commercial est très élevé. Le banc d'essais proposé est une solution très intéressante pour les manufacturiers ayant peu de moyens à consacrer à l’achat d’équipement. Ce banc utilise des organes mécaniques courants et est contrôlé par un système d’acquisition de données de National Instruments™ à partir d’un logiciel LabVIEW également développé dans le cadre du projet. Pour pouvoir reproduire cet équipement, un guide décrivant en détail les caractéristiques de ce banc d’essais est disponible sur demande auprès du Centre Québécois de Recherche et Développement québécois de recherche et développement sur l'aluminium (CQRDA). On peut également télécharger ce document en cliquant ici.

Une méthode de prédiction de la durée de vie en fatigue basée sur la méthode Hot Spot également été développée. La méthode HotSpot utilise une projection de la valeur des contraintes au pied de soudure à partir de deux contraintes mesurées ou prédites (MÉF). Pour vérifier la validité de cette méthode pour des tubes de vélos soudés, la durée de vie en fatigue d’un nombre important de tubes a été déterminée à l'aide du banc d’essais. Les tubes de vélo soudés ont été fournis par Cycles Devinci inc. Cette étude a montré que la méthode HotSpot peut être utilisée avec confiance en se basant sur la courbe développée dans ce projet spécifiquement pour l’aluminium 6061-T6. Un document intitulé «Guide pour une utilisation efficace de l’analyse par éléments finis des structures tubulaires soudées en aluminium» est disponible auprès du CQRDA ou en cliquant ici.

· Partenaires: Centre québécois de recherche et développement sur l'aluminium (CQRDA), Cycles Devinci inc., Chaire en conception Bombardier de l'Université de Sherbrooke.