En potassant une documentation en anglais rédigée par la Recreational Aviation Australia Incorporated (l’association australienne d’aviation de loisirs) sur la construction amateur, j’ai trouvé une mine d’informations.
L’une d’entre elles m’a parue digne d’un petit topo. C’est l’impact de la forme sur la rigidité.
On sait qu’en faisant des plis ou des emboutis dans une tôle plate, on lui donne de la raideur sans augmenter son poids. EN allant plus loin, on constatequ’à poids égal, un tube de plus grand diamètre est plus rigide pour une même longueur. Evident également.
Ce qui est intéressant, c’est que la rigidité de ce tube augment avec le cube du diamètre.
Pour être concret, si on prend un tube de 10 mm avec des parois de 1 mm d’épaisseur, ou un tube de 20 mm avec la même épaisseur de parois, on aura un peu plus que doublé son poids, mais multiplié sa rigidité par huit. Doubler l’épaisseur des parois n’augment la raideur que d’un facteur 2.
Si on réduit l’épaisseur des parois de moitié, on peut maintenir son poids en multipliant sa raideur par quatre.
Dans ma recherche du maximum de rigidité pour le minimum de poids, cette information est intéressante,car elle augmenter le diamètre des tubes et réduire leur épaisseur me parait plus élégant que de faire une multitude de trous dans des tubes carrés comme je l’ai vu faire. L’aluminium est un métal malléable qui n’offre plus assez de robustesse dans ce cas de figure, à mon avis. De plus le gain de poids reste inférieur à un facteur 2n car il faut bien laisser un peu d’alu !
Evidemment, il y a un rapport correct à respecter entre l’épaisseur et diamètre, car on risque de se retrouver avec un tube qui aura tendance à s’écraser. SI vous prenez une feuille de paier que vous roulez sur un diamètre de 2 cm, ce tube sera très rigide et léger, mais assez peu résistant ‚car les parois vont s’ovaliser à la flexion et se plier, détruisant la forme tubulaire. Encore une fois, rigidité ne veut pas dire résistance.
Si je reprends quelques recommandation de l’article cité, on note:
- les tubes ronds, rectangles et autres formes fermées s’opposent bien à la torsion et sont plus rigides en torsion qu’une section en I
- une section en I s’oppose mieux à la flexion que les tubes ronds ou rectangles et leur rigidité est proportionnelle au cube de leur section en hauteur
- un tube circulaire creux est la forme la plus efficace pour transmettre un moment de torsion et est bien adaptée à des arbres de transmission
- un tube rond a la plus grande résistance dans la compression, ce qui n’est pas le cas des faisceaux de tubes qui se gondolent sous la pression.
Il est donc intéressant de se poser la question de la forme de la pièce dans une logique de gain de poids. Ainsi, un tube carré de 20 mm de côté à une résistance bien moindre qu’un tube rond de même diamètre, ou inversement, offre la même résistance et rigidité pour un poids nettement plus faible.
Les vanatges du tube carré restent cependant ses côtés plats qui simplifient la fixation, et la simplicité qu’il présente pour éviter les rotations. Mais à l’échalle du modélisme, les colles ont une telle résistance que fixer localement des méplats n’est pas un problème.
Enfin, il faut bien reconnaitre que fabriquer des tubes de carbone rond est nettement plus simple pour peu qu’on utilise des chaussettes de carbone.
Il est donc probable que je m’oriente vers ce type de solution chaque fois que possible
