Analyse du comportement vibratoire des skis alpins mis à carre

Abstract

Lorsqu’un skieur dévale une pente enneigée, les irrégularités de la surface font vibrer ses skis. Des vibrations excessives peuvent provoquer le relâchement de la carre du ski, provoquant une perte de contrôle du skieur. Même si certains manufacturiers tentent de limiter ce phénomène en ajoutant des matériaux viscoélastiques ou des technologies amortissantes dans leurs skis, ce phénomène reste mal compris. Plusieurs études ont tenté de mesurer le comportement vibratoire des skis alpins en laboratoire. La plupart de ces études testent les skis selon la norme ISO6267 ou d’autres méthodes similaires où le ski est maintenu près de la botte avec le devant libre de bouger sans prendre en compte le contact avec la neige. D’autres études ont mesuré en un seul point la réponse vibratoire d’un ski sur la neige, mais les fréquences mesurées ne concordent pas avec celles mesurées en laboratoire. La littérature suggère que les fréquences mesurées sur neige proviennent de modes mixes de flexion et torsion, mais la déformée opérationnelle des résonances d’un ski sur la neige n’a jamais été mesurée. Ce mémoire présente un nouveau système d’acquisition intégré entièrement sur le ski qui permet, pour une première fois, de mesurer les déformées opérationnelles sur la longueur complète du ski à l’aide de gyroscopes. Les mesures des déformées opérationnelles des trois premières résonances d’un ski alpin en mise à carre sur la neige sont présentées et montrent un couplage de flexion et de torsion. De plus, la déformée de l’avant et de l’arrière du ski sont couplées en torsion seulement. Afin de reproduire le comportement vibratoire d’un ski en virage sur la neige, un nouveau banc de test pouvant déraper un ski sur la glace d’une patinoire à angle et vitesse constante est développé. La réponse vibratoire du ski dans ce banc de test est comparée à celle mesurée sur la neige. Comparativement aux méthodes antérieures pour reproduire les vibrations en laboratoire, les fréquences de résonance et les déformées opérationnelles des trois premières résonances sont globalement similaires. Toutefois, l’amplitude de vibration sur la glace est plus petite que celle mesurée sur la neige à cause de la vitesse de dérapage limitée. De plus, pour une amplitude de flexion normalisée, il y a plus d’amplitude en torsion sur la glace que sur la neige. Cela semble venir des différences d’angle d’attaque local entre le dérapage du test sur glace et le virage mis à carre sur la neige. Cette différence est due à la courbure du ski fléchi et à sa trajectoire. En effet, lors d’un virage, le ski à un angle d’attaque plus grand en avant qu’en arrière tandis que pour un dérapage, cet angle est constant sur toute la longueur. Finalement, cette nouvelle compréhension des déformées opérationnelles aux résonances pourrait mener au développement de nouvelles technologies amortissantes afin de rendre les skis plus performants dans des conditions de vibration excessives.