Bonjour à toutes et à tous, nous sommes Nicolas, Pierre et Éric, trois étudiants en deuxième année de cycle préparatoire à l’Istia.

Afin de conclure ces deux années, nous avons eu la possibilité de réaliser un projet de conception. En voulant associer travail et plaisir, nous avons ainsi choisi la caractérisation d’une planche de skateboard car nous apprécions tous les trois les sports de glisse.

Nous avions pour mission de respecter les dimensions d’une planche de skate, autrement dit, sa forme complexe ainsi que ses différentes couches. Pour cela, nous avons étudié les déformations avec une/des force(s) définie(s). L’objectif de notre projet fût donc de comparer les donnés théoriques et expérimentales de déformations obtenues sur une planche de skateboard.

Très enthousiasmés et dans l’optique de fabriquer la planche à la fin du projet, nous avons d’abord commencé par étudier les différents types de construction de skate ainsi que le choix des matériaux composites déjà utilisés sur certain skateboard du marché.

Ensuite, nous avons procédé en deux grandes étapes qui étaient de valider le test des efforts et de choisir le skateboard en composites idéal :

1. Validation du test des efforts mécaniques pouvant s’appliquer à une planche de skate

• Recherches sur les forces mécaniques pouvant s’appliquer à un skateboard

• Réalisation de deux tests mécaniques sur une planche de sapin brute

• Récolte des données du sapin sur le logiciel CES

• Conception et simulation des efforts sur cette planche grâce au logiciel SolidWorks et aux données de CES en respectant les contraintes du test expérimental

• Comparaison entre les données expérimentales et théoriques

2. Choix d’un skateboard optimal en érable et en matériaux composites

• Réalisation de deux tests mécaniques sur une planche de skate

• Récolte des données de l’érable, de la fibre de verre et de la fibre de carbone sur le logiciel CES

• Conception et simulation des efforts sur cette planche grâce au logiciel SolidWorks et aux données de CES en respectant les contraintes du test expérimental

• Comparaison entre les données expérimentales et théoriques

• Conception de planches de skate différentes à base de 5 couches composées d’érable et/ou de fibre de carbone et/ou de fibre de verre

Contenu des différentes sous-parties :

Recherches sur le type de construction de la planche de skate

Pour mieux cerner notre sujet, nous avons recherché différents types de skateboard en composites sur Internet et en posant des questions sur quelques forum spécialisés. En ce qui concerne la structure nous avions pensé à une structure en sandwich et en nid d’abeilles comme certains skis mais cela paraissait assez complexe à réaliser donc nous avons préféré nous orienter sur la structure basique du skate, c’est-à-dire, la superposition de différentes couches de matériaux que l’on appelle plis.

Nous avons également recherché différents matériaux qu’on pouvait intégrer à notre skate. Il en a résulté que le bois d’érable est parfait car il n’est ni trop rigide ni trop souple, que la fibre de carbone améliore la résistance à la flexion/compression et que la fibre de verre est intéressante pour son côté peu abrasif (exemple d’application, dessous du skate).

Recherches sur les forces mécaniques :

Pour cette partie, notre camarade skateur Eric, nous a montré les différents tricks qu’on pouvait faire en skate. Nous avons donc déterminer les différentes forces s’appliquant sur un skate et avons récapitulé ça sous la forme d’un tableau :

Test mécanique :

Le test mécanique fut assez complexe à mettre en place. Nous nous sommes servis du matériel disponible dans le hall technologique dont un comparateur, un chariot et des bidons d’une capacité respective de 32 L environ.

Le but étant d’étudier des déformations, nous avons utilisé deux bidons remplis d’eau et les avons fixé à l’aide de mousquetons et de sangles sur la planche. Ainsi, cela nous a permis d’observer une flèche aux endroits désirés. Le comparateur étant fixé sur une planche non déformée, nous avons pu mesurer la flèche.

Nous avons choisi d’effectuer deux tests : les plus importants au niveau de la déformation d’un skate.

Nous avons fait nos premiers test avec une planche de sapin brute d’une épaisseur de 2.7 mm (il n’y avait pas plus fin dans les grandes surfaces) et d’une longueur de 80 cm (longueur générale d’un skate).

Afin de réaliser ce test nous avons dans un premier temps chargé deux bidons (environ 64 kg) sur le centre de la planche et nous avons étudié une flèche de 0.15 mm au centre de la planche. Dans un second temps nous avons chargé un bidon sur chaque extrémité de la planche afin d’obtenir une nouvelle fois une flexion mais dans le sens inverse. Au centre de la planche nous avons obtenu une flèche de 1.5 mm. Ces deux essais ont été confirmé par Solidworks qui, une fois la simulation reproduite, nous a donné une flèche du même ordre de grandeur à + ou – 0.2 mm.

Logiciel CES :

Le logiciel CES est une grande base de donnée très complète recensant un très grand nombre de matériaux ainsi que leurs caractéristiques. Grâce à cette base de données, nous avons pu obtenir les fiches techniques des différents matériaux que nous souhaitions étudier..

Pour le bois, nous avons recherché les données du sapin pour la validation du test avec la planche achetée en grande surface et nous avons recherché les données de l’érable canadien (bois utilisé sur la majorité des planches de skate du marché) pour le choix du skateboard final.

En ce qui concerne les composites (fibre de verre et de carbone), nous avons recueilli les données seulement pour le choix du skateboard final en composite.

Conception et simulation sur Solidworks :

Pour valider le test nous avons modélisé la  planche de sapin reconstituée à l’identique que celle utilisée expérimentalement. Nous avons dû fractionner la planche afin de pouvoir lui appliquer les forces et contraintes aux endroits voulu et nous avons ensuite rentré les propriétés du sapin dans SolidWorks afin d’appliquer le matériau à notre modélisation. Ainsi, nous avons pu simuler notre expérience de manière théorique et comparer nos résultats expérimentaux avec ceux obtenus sur Solidworks.

Pour le choix d’une planche de skate en composites optimale, nous avons modélisé un skateboard en 5 plis d’une épaisseur de 0.3 mm respectifs afin d’avoir un skate d’une épaisseur finale standardisée (1.5 mm). Nous avons ensuite préparé la planche au simulations (maillage numérique, application des forces, imposition des géométries fixes) afin d’observer les contraintes et déformations sur la planche.

Nous remercions M.VERRON et M.IBRAHIM pour nous avoir soutenu et aider lors de notre projet, ainsi que M.SAINTIS qui nous a sorti d’un problème rencontré sur SolidWorks.