TechnologIE
ANALYSE DE STRUCTURE
Les sciences de l’ingénieur permettent d’étudier le comportement d’un snowboard soumis à un certain cas de chargement. Les modèles mis en œuvre permettent de mieux comprendre la mécanique de la glisse et aident au développement produit, en améliorant son design, son poids et ses performances. George Box, un célèbre mathématicien, dit un jour avec sagesse: “Tous les modèles sont faux. Mais certains sont utiles…”
SIMULATIONS NUMÉRIQUES
Il est possible de concevoir une réplique numérique d’un snowboard interagissant avec le rider et la montagne, de manière à prédire le comportement de la structure dans son environnement. Les déformations, les contraintes dans le matériau ou la pression sous la carre peuvent être évaluées par analyse de structure. Différents shapes peuvent ainsi être créées virtuellement et optimisées pour un profil de ride spécifique. Pour s’assurer que les prévisions informatiques correspondent à la réalité, des expériences pratiques sont réalisées dans notre laboratoire. En particulier, nous avons développé un banc de charge statique, simulant les conditions d’un virage carvé. Les déformations et la pression sous la carre sont mesurées expérimentalement et comparées aux simulations, montrant des différences de moins de 5%. La validation du modèle a fait l’objet d’une publication scientifique évaluée par peer-review en 2019 dans le journal scientifique Sports Engineering.
UNE THÈSE DE DOCTORAT EN INGÉNIERIE DU SNOWBOARD
En 2022, Ben a achevé un doctorat en mécanique du snowboard à l’université d’Innsbruck, avec pour sujet l’“optimisation numérique des équipements de sports d’hiver”. Des découvertes révolutionnaires ont été faites, redéfinissant ainsi l’état de l’art de la physique de la glisse et ouvrant la voie à un tout nouveau monde d’innovations techniques.
Une boîte de Pandore ouverte. Permettre l’utilisation de matériaux naturels en optimisant les contraintes de structure. Améliorer les performances de carving en contrôlant l’adhérence de la carre lors du virage. Garantir la sécurité d’utilisation en ajustant les fréquences propres et réduire les vibrations. Augmenter le niveau de plaisir en optimisant le pop de ta planche, ou le flottement du Nose en poudreuse! Avec les outils numériques développés lors de cette thèse, il est maintenant possible de faire rider votre planche virtuellement sur ordinateur. Ainsi, avant même de lancer la fabrication, nous savons déjà comment ta planche se comporte! Une partie de cette recherche a été financée par la Région du Tirol autrichien, par une subvention TWF-Tiroler Science Fund pour le projet ZAP850003, « Optimal Sidecut Geometry of flexible Structures under Contact » (Géométrie de sidecut optimale d’une structure flexible en contact).
HISTOIRES DE COURBURE
Le problème du virage carvé peut être ramené à la cinématique de base d’un sidecut concave pressé contre une surface plane, rigide. Les déformations nécessaires pour parvenir à un contact parfait peuvent être exprimées par des fonctions mathématiques, en fonction de l’angle d’inclinaison de la planche. En particulier, la courbure de flexion est liée à la courbure initiale du sidecut. La théorie des poutres d’Euler-Bernoulli nous apprend que la pression de contact qui s’exerce sous la carre du snowboard est liée à la quatrième dérivée de la fonction décrivant le sidecut, ce qui peut être considérée comme le taux de variation de sa courbure. Ce modèle analytique a révélé l’existence de forces de réaction locales aux extrémités du sidecut, qui peuvent être évitées avec des géométries plus avancées. Ces résultats révolutionnaires ont été publiés en 2021 dans la célèbre revue scientifique Acta Mechanica.
REPRESENTATION DES PROPRIÉTÉS DE LA NEIGE
Les propriétés mécaniques de la neige sont complexes et variées. En raison de sa nature très poreuse et de sa forte sensibilité aux variations de température, elle se comporte très différemment de la plupart des solides ou des matériaux granulaires. Différents types de conditions d’enneigement peuvent néanmoins être représentés numériquement, en considérant un modèle d’interaction représentant la dureté de la neige et en simulant la pénétration de la carre à travers sa surface. Lors du carving sur neige plus dure, la pression subie sous la carre est dictée par la géométrie du sidecut, interface avec la montagne. Les déformations sont déterminées par la rigidité du snowboard, qui dicte comment la flexion et la torsion se combinent lors du contact. Les résultats de cette étude ont été présentés en 2018 lors de la conférence « International Snow Science Workshop » à Innsbruck.
AMÉLIORER L’ADHÉRENCE EN CARVING
La répartition de la pression sous la carre détermine la personnalité de votre planche lors d’un virage. Elle la rend plus agressive ou plus facile à manoeuvrer, vous donne de l’adhérence ou relâche là où c’est nécessaire. Cette pression de contact est incroyablement sensible à la géométrie initiale de votre planche. Lorsque le sidecut décrit un simple arc de cercle, la distribution de la pression est très discontinue et présente des pics de pression élevés, en particulier aux points de contact. Dans cette étude, nous avons cherché une géométrie plus avancée qui conduirait à une pression la plus faible possible, distribuée uniformément le long du sidecut. Nous avons pu obtenir une réduction de 82 % de la pression en modifiant localement la ligne de carre de 1,4 mm au maximum! Cette différence est à peine perceptible à l’œil nu, et entraîne pourtant un changement très important dans le comportement de la planche. Tel un effet papillon, ce problème souvent contre-intuitif montre une grande sensibilité à de petites variations initiales.
QUELLE EST LA HAUTEUR DE TON OLLIE?
Le Ollie est l’une des figures élémentaires du snowboard, et consiste à faire sauter la planche pour la faire décoller du sol. Le Ollie est largement utilisé en snowboard freestyle et sert de base à d’autres figures, mais il est également utilisé en freeride backcountry pour un comportement joueur en neige profonde. Le Tail de la planche est utilisé tel un arc: en se penchant en arrière en donnant une impulsion dynamique sur sa jambe arrière, le rider décolle du sol en utilisant les propriétés élastiques de la planche. On dit d’une board qu’elle a un bon « pop » lorsque le tail est assez vif pour vous faire sauter plus haut. Mais comment cela fonctionne-t-il, et quelle peut être la hauteur maximale d’un Ollie?