Je m'intéresse à la rigidité des fourches en torsion :
- 50 kg de poussée horizontale sur la pédale gauche
- La chaîne reprend l'effort à droite avec 50 kg de traction le long de la fourche (25° d'inclinaison) sur un levier de même longueur (action-réaction en équilibre)
- La base de la fourche est fixée dans le châssis (infiniment rigide)
- Pour des raisons de temps de calcul les tubes sont pleins (42'000 noeuds donc 1,6 millions avec des tubes creux et plantage) et donc bien plus rigides que dans la réalité (tubes ceux avec paroi d'1,5 mm)
Résultats :
- la fourche s'abaisse et vrille légèrement
- déplacement maximal de 1,5 mm en bout de pédale, bien plus avec des tubes creux…
Bref, rien de surprenant jusqu'ici. L'immobilisation de la base de la fourche est probablement l'hypothèse la plus fausse. A réessayer avec une fixation permettant la rotation axiale (le long des tubes) à cet endroit…
Édit : hoho ça change tout :
- Tout pareil sauf la fixation à gauche qui est prise sur l’arête -> rotation possible
- On double presque le déplacement maximal avec 2,95 mm !!
L'avantage c'est que ça c'est assez facile à corriger : il suffit de relier les 2 extrémités de la fourche entre elles, par exemple avec un arceau ! :
Et hop on retombe à 1,7 mm de déplacement max !!!
Du coup en pratique le souci c'est que les tubes s'enfoncent un peu dans le bois et peuvent donc très légèrement tourner autour de leur axe principal. Le bois manque clairement de rigidité pour servir d'appui plan correct à un tube de seulement 30 mm de haut !!! Il faudrait un appuis sur une surface nettement plus dure, comme par exemple une plaque métallique très rigide en appuis sur le bois beaucoup plus haute que le tube. Sauf que dans le cas présent ça écarterait la fourche et ça poserait problème pour le serrage de la roue (il faudrait rajouter des rondelles). Le mieux reste encore l'arceau soudé reliant les deux extrémités, à voir comme ça peut être réalisé…
Ne pas oublier aussi de tenter de vérifier le tout dans la pratique : un levier fixé à la base des tubes devrait permette de constater leur rotation…
Et calculer la différence la différence rigidité en torsion entre les tubes pleins de la simulation et les tubes creux de la réalité…
PS: très utile cette FEA de Freecad !
Edit : tube plein 7000 nœuds, 0,32 mm de déplacement maximal
Tube creux paroi 1,5 mm 100'000 nœuds (ça douille), 0,76 mm de déplacement maximal, plus du double !!!
0,32 / 0,76 = 42 % !
Les déplacements calculées avec les tubes plein de 30x15 ne représentent donc que 40% des déplacement avec les tubes creux de 30x15x1,5 ! Les ~3 mm obtenus au bout de la manivelle de 170 mm se transforment donc en 3/0,4 = 7,5 mm !! Qui peuvent dont être réduits de près de moitié en évitant la rotation des extrémités des fourches, je vais m'y pencher…
Édit ERRATUM : vu la surface d'appui importante des tubes sur le bois du châssis, l'hypothèse selon laquelle il manquerait de rigidité pour servir d'appui plan correct est tout sauf évidente. L'étude complète de la torsion en bout de fourche doit donc aussi considérer la torsion du châssis depuis l'appui dorsal…
