FEM: Como projetar a distribuição de peso em protótipos de bicicletas?

Inferio! Ninguém pode entender essa questão inchada aqui , agora mais focada.

Suponha que você esteja fazendo uma bicicleta nova. Como você pode ter certeza de que algum ponto crítico não recebe muita força e que as partes certas recebem a força que é novamente apoiada pelo solo? É claro que todos aqui jogaram o maravilhoso jogo de construção de ponte e sabem que a distribuição de peso requer um raciocínio analítico adequado. Eu acho que existem alguns métodos de variância-algo-para investigar isso. De qualquer forma, basta ler rapidamente um livro e eles fornecem muitas fórmulas diferentes (aproximações aparentemente numéricas) para diferentes tipos de acessórios (ou pontos de solda ou qualquer coisa que você chamar). Portanto, não tento subestimar a dureza para projetar uma distribuição de peso adequada. Qualquer sugestão de design é bem-vinda.

O que você quer dizer com distribuição de peso? A maior parte da massa é do cavaleiro, e o cavaleiro se move.

A construção de bicicletas é muito experimental. A análise de forças dinâmicas é complexa, em parte porque a maior parte da massa é apenas fracamente acoplada à bicicleta. Com a maioria das estruturas mecânicas, as cargas são mais previsíveis; para uma bicicleta, você só precisa olhar para o andar plano de bmx para ver o que uma bicicleta precisa suportar. Um caso simples para se pensar é o piloto inclinado para um canto. As forças não são verticais em relação à bicicleta, mas em ângulo. Então você tem cargas laterais nas rodas e na estrutura.

A abordagem usual para motos comerciais é fazer o overengineer e testar. Os fabricantes de bicicletas de corrida patrocinam os ciclistas, em parte, para terem manequins de teste de impacto para andar de bicicleta experimental. Eles continuam a torná-los mais leves até que algo quebre, depois adicione um pouco de volta. Ou não, eles podem simplesmente escolher pilotos mais leves ou substituir os quadros com mais frequência.

Para construtores de casas, você pode deliberadamente criar luz e ver o que acontece (como eu fiz com One Less Ute )

A simulação das cargas no software será complexa e acho que você acabará aparando os parâmetros de Monte Carlo ao ponto em que não está obtendo uma amostra muito representativa (ou está gastando muito tempo com o supercomputador). Os extremos que fiz em uma bicicleta rígida com estrutura de diamante incluem: queda de ~ 3m em uma estrada de cascalho a ~ 40 km / h de velocidade horizontal; percorrendo uma estrada de cascalho sinuoso (~ 10 cm de altura a pontos baixos) a 60 km / h com 15 kg nos painéis dianteiros e 30 kg nas costas; andando 450 km de estrada selada com frente de 20 kg, traseira de 40 kg e mochila de 20 kg. Eu pesava cerca de 80 kg quando fiz isso, a bicicleta pesava menos de 20 kg.

Minha abordagem é supor que todo o peso da bicicleta + carga possa ser aplicado a uma roda com a bicicleta em qualquer lugar, da horizontal à vertical. Em seguida, permita alguns saltos. Eu tento obter aproximadamente 60% do peso na roda traseira quando o passeio está sentado e não há bagagem extra para o uso normal na estrada. As bicicletas de carga não obedecem a essas diretrizes.

Eu acho que uma bicicleta é mais difícil que uma ponte porque, com uma bicicleta:

• As forças transitórias ('choque') são relativamente maiores
• As forças transitórias ('choque') são mais difíceis de prever.

Algumas dicas de design podem incluir:

1. Exagerar na engenharia (torná-lo mais forte que o necessário)
2. Tentativa e erro (corrija-o se quebrar)
3. É melhor falhar lenta / graciosamente do que catastroficamente / perigosamente (por exemplo, é melhor pisar um pneu ou quebrar um raio do que derrubar uma roda).