Roue Cyr et matériaux composites : modéliser une discipline de cirque pour enrichir son langage acrobatique

La roue Cyr, agrès de cirque, est un anneau métallique à taille humaine. L'utilisateur s'y agrippe et exécute des figures acrobatiques en tournant. Le poids, la rigidité et la géométrie de la roue sont des paramètres déterminants pour le mouvement de l'utilisateur. Depuis son invention, cet agrès a été revisité par les artistes et les fabricants, qui se sont basés sur le concept de la roue Cyr pour créer de nouveaux agrès. Alors que le cirque s'approprie les matériaux composites utilisés pour l'équipement sportif, les adeptes de la roue Cyr se demandent ce qu'une roue plus légère et plus flexible apporterait à la discipline. Ces roues sont constituées de poutres courbes connectées par des manchons, ce qui implique des coûts de fabrication excluant la méthode ‘essai-erreur' pour répondre à la question. Tous les projets alliant roue Cyr et matériaux composites restent ainsi inachevés. A ce jour la roue Cyr ne fait l'objet d'aucune publication scientifique. Cependant, son mouve- ment est similaire à celui du disque d'Euler : nous adaptons donc les modèles théoriques issus de la littérature comme base pour déterminer comment la géométrie de la roue Cyr influence sa stabilité dynamique. Nous étudions aussi le saut d'une roue comprimée puis relâchée, en référant aux travaux de Yang et Kim sur le stockage d'énergie élastique dans des anneaux. La conception, la fabrication et les tests d'une roue Cyr en matériaux composites combinent une expérience pratique de l'agrès, l'impression 3D de matériaux composites à grande échelle et la dynamique du disque d'Euler. L'issue de ces travaux contribuera à clarifier l'intérêt, pour les fabricants, d'investir dans les roues Cyr en composites. Notre objectif est de déterminer les propriétés du matériau et la géométrie optimales pour la stabilité et le saut d'une roue Cyr, d'imprimer un prototype et de tester son potentiel acrobatique avec des artistes de cirque. Parmi les matériaux compatibles avec le procédé de fabrication choisi, le nylon renforcé avec des fibres de carbone courtes s'est révélé être le plus adapté. A l'issue de cette étude nous avons déterminé que pour une roue Cyr d'un rayon standard de 0.9 m on choisira, afin d'optimiser le saut, un rayon de section intérieur de 15.2 mm et un rayon de section extérieur de 18 mm. Pour ce qui concerne les figures où la roue Cyr roule sur sa tranche, on optimisera la stabilité dynamique de la roue en maximisant son rayon et en minimisant le rayon externe de sa section.