Analyse des interactions entre les vibrations et la glisse d'un ski au travers de l'étude de l'interface ski/neige

Interaction analysis between vibration and ski glide through the study of the interface ski/snow

• Auteur / Autrice : Matthieu Leger
• Direction : Mariano Cid, Jean-Rodolphe Puiggali
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques et de l'ingénieur. Mécanique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Jury : Président / Présidente : Gérard Coffignal
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mariano Cid, Jean-Rodolphe Puiggali, Gérard Coffignal, Régis Dufour, Hassan Zahouani, Jacques Lacroix
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Régis Dufour, Hassan Zahouani

Mots clés

Mots clés contrôlés

Frottement

Vibrations

Lubrification

Sports de glisse

Résumé

La course au dixième de seconde est devenue, au fil des ans, une priorité pour les fabricants de skis. L'objectif de ce travail est donc de déterminer comment conserver un comportement de glisse optimal, quel que soit le type de neige, en influant sur les vibrations du ski. Pour cela, après avoir présenté ce que sont un ski, la neige et les phénomènes physiques qui se produisent à l'interface ski/neige, il convient de déterminer quel est le comportement vibratoire du ski lors d'une descente en trace directe. Il apparaît alors que certaines vibrations correspondent à un optimum de glisse. En effet, le ski par son comportement mécanique et notamment ses vibrations produit un échauffement de la semelle qui au contact de la neige va provoquer sa fonte. Pour mieux comprendre le phénomène de glisse et par la suite le contrôler, il s'agit alors de qualifier, dans un premier temps, la position des différentes zones d'échauffement, puis de quantifier leurs variations de températures à l'aide d'une métrologie adaptée. Sous ces zones de frottement les différents échauffements vont donc engendrer la fonte de la neige et créer un film d'eau à l'interface entre le ski et la neige. En mesurant l'évolution de l'épaisseur de ce film sous le ski, il est alors possible de déterminer quel type de frottement (sec, mixte ou lubrifié) se produit à l'interface. Ainsi, une correspondance entre les vibrations du ski et l'épaisseur du film d'eau créé permet une meilleure compréhension de la glisse. Suite à cela, un modèle thermomécanique, basé sur des résultats d'essais sur le terrain et couplés à des mesures en laboratoire, permet de calculer l'épaisseur du film d'eau crée par le frottement sec de la semelle sur la neige. Une fois validé, il autorise en complément de mesures de vitesse, à déterminer l'épaisseur du film d'eau qui permet d'atteindre les plus grandes vitesse. Enfin, une fois cet optimal de glisse défini, le cahier des charges d'un système de contrôle des vibrations a été mis en place afin de gérer l'amortissement du ski et donc l'apaisseur du film crée et ce quel que soit le type de neige. Il apparaît alors qu'un système actif d'amortissement basé sur la comparaison du film créé mesuré et du film optimal calculé peut, par l'intermédiaire de céramiques piézoélectrique, favoriser l'entretien d'une glisse optimale.