FEM: Wie gestaltet man die Gewichtsverteilung in Fahrradprototypen?

minderwertig! Niemand kann diese aufgeblähte Frage hier verstehen , jetzt fokussierter.

Angenommen, Sie machen ein neues Fahrrad. Wie können Sie sicher sein, dass ein kritischer Punkt nicht zu viel Kraft bekommt und die richtigen Teile die Kraft bekommen, die dann wieder vom Boden getragen wird? Natürlich hat jeder hier das wunderbare Brückenbauspiel gespielt und weiß, dass die Gewichtsverteilung eine angemessene analytische Argumentation erfordert. Ich denke, es gibt einige Multi-Varianz-etwas-Methoden, um es zu untersuchen. Wie auch immer, lesen Sie einfach ein Buch und sie geben viele verschiedene Formeln (anscheinend numerische Annäherungen) für verschiedene Arten von Befestigungen (oder Schweißpunkten oder wie Sie es nennen). Ich versuche also nicht, die Härte zu unterschätzen, um die richtige Gewichtsverteilung zu entwerfen. Alle Gestaltungshinweise sind willkommen.

... die Antwort hat sicherlich etwas mit FEM-Modellierung zu tun, dh wie Industrien Flugzeuge usw. erstellen ... bin mir jedoch nicht sicher, wie sie in diesem Zusammenhang verwendet wird.
Grundsätzlich unterscheidet sich ein Fahrradrahmen nicht von einer Brücke. Jeder Maschinenbau-/Bauingenieur würde sofort ein halbes Dutzend verschiedener Analyseansätze erkennen, abhängig von der erforderlichen Präzision und den zur Verfügung stehenden Werkzeugen. Betrachten Sie in erster Näherung alle Gelenke als gelenkig – dies ist der grundlegende Ansatz für Fachwerkbrücken und erlaubt einigermaßen genaue Lösungen mit Bleistift und Papier.

Antworten (2)

Was meinst du mit Gewichtsverteilung? Die meiste Masse ist der Reiter, und der Reiter bewegt sich.

Fahrradbau ist sehr experimentell. Die Analyse dynamischer Kräfte ist komplex, auch weil der Großteil der Masse nur lose mit dem Fahrrad gekoppelt ist. Bei den meisten mechanischen Strukturen sind die Belastungen vorhersehbarer, bei einem Fahrrad muss man sich nur das Flachland-BMX-Fahren ansehen, um zu sehen, was ein Fahrrad aushalten muss. Ein einfacher Fall, über den man nachdenken sollte, ist der Fahrer, der sich in eine Ecke lehnt. Die Kräfte wirken nicht senkrecht zum Fahrrad, sondern schräg. Sie haben also Seitenlasten auf den Rädern und dem Rahmen.

Der übliche Ansatz für kommerzielle Motorräder besteht darin, sie zu überarbeiten und zu testen. Hersteller von Rennrädern sponsern Fahrer teilweise, um Crashtest-Dummies zu haben, um experimentelle Fahrräder zu fahren. Sie machen sie immer leichter, bis etwas kaputt geht, und fügen dann ein bisschen zurück. Oder nicht, sie wählen vielleicht einfach leichtere Fahrer oder tauschen die Rahmen häufiger aus.

Für Selbstbauer können Sie bewusst Licht bauen und sehen, was passiert (wie ich es bei One Less Ute getan habe )

Das Simulieren der Lasten in der Software wird komplex sein, und ich denke, Sie werden Ihre Monte-Carlo-Parameter bis zu dem Punkt trimmen, an dem Sie keine sehr repräsentative Stichprobe erhalten (oder Sie viel Supercomputerzeit kaufen). Zu den Extremen, die ich auf einem starren Fahrrad mit Diamantrahmen gemacht habe, gehören: ~ 3 m auf eine Schotterstraße mit ~ 40 km / h horizontaler Geschwindigkeit fallen lassen; Fahren Sie mit 60 km/h mit 15 kg auf den vorderen Packtaschen und 30 kg auf der Rückseite eine kurvenreiche Schotterstraße (~ 10 cm hoch zu niedrigen Punkten) hinunter; 450 km asphaltierte Straße mit 20 kg vorne, 40 kg hinten und 20 kg Rucksack fahren. Ich wog ungefähr 80 kg, als ich das tat, das Fahrrad wog weniger als 20 kg.

Mein Ansatz besteht darin, anzunehmen, dass das gesamte Gewicht des Fahrrads + Last auf ein Rad aufgebracht werden kann, wobei das Fahrrad überall von horizontal bis vertikal sein kann. Dann lassen Sie etwas Prellen. Ich versuche, ungefähr 60 % des Gewichts auf das Hinterrad zu bringen, wenn das Fahrzeug sitzt und es kein zusätzliches Gepäck für den normalen Straßengebrauch gibt. Lastenfahrräder entsprechen diesen Richtlinien überhaupt nicht.

Ich würde vermuten, dass ein Fahrrad schwieriger ist als eine Brücke, weil mit einem Fahrrad:

  • Die transienten ("Stoß") Kräfte sind relativ größer
  • Die transienten ("Stoß") Kräfte sind schwieriger vorherzusagen.

Einige Designhinweise könnten Folgendes beinhalten:

  1. Over-Engineering (macht es stärker als nötig)
  2. Versuch und Irrtum (reparieren, wenn es kaputt geht)
  3. Es ist besser, langsam/anmutig zu scheitern als katastrophal/gefährlich (z. B. besser einen Reifen zu platzen oder eine Speiche zu brechen, als ein Rad zu zerbrechen).