FEM: как спроектировать распределение веса в прототипах велосипедов?

Инферио! Здесь никто не может понять этот раздутый вопрос , теперь более сфокусированный.

Предположим, вы делаете новый велосипед. Как вы можете быть уверены, что какая-то критическая точка не получит слишком много силы, а нужные части получат силу, которая затем снова будет поддерживаться землей? Конечно, все здесь играли в замечательную игру по строительству мостов и знают, что распределение веса требует надлежащего аналитического мышления. Я думаю, что есть несколько многовариантных методов для его исследования. Во всяком случае, просто бегло прочитайте книгу, и они дают много разных формул (очевидно, числовых приближений) для различных видов креплений (или точек сварки или чего-то еще, как вы это называете). Так что я не пытаюсь недооценивать сложность разработки правильного распределения веса. Приветствуются любые дизайнерские подсказки.

... ответ, безусловно, имеет какое-то отношение к FEM-моделированию, то есть к тому, как отрасли создают самолеты и т. Д. ... Хотя я не уверен, как это используется в этом контексте.
По сути, велосипедная рама ничем не отличается от моста. Любой инженер-механик/строитель мгновенно распознает полдюжины различных подходов к анализу, в зависимости от необходимой точности и имеющихся инструментов. В первом приближении считайте, что все соединения шарнирные — это фундаментальный подход к ферменным мостам, и он позволяет достаточно точно решать проблемы с помощью карандаша и бумаги.

Ответы (2)

Что вы имеете в виду под распределением веса? Большую часть массы составляет всадник, и всадник движется.

Конструкция велосипеда очень экспериментальна. Анализ динамических сил сложен, отчасти потому, что большая часть массы слабо связана с велосипедом. С большинством механических конструкций нагрузки более предсказуемы, для велосипеда вам нужно только посмотреть на езду на bmx по равнине, чтобы увидеть, с чем должен справиться велосипед. Простой случай, о котором стоит подумать, — это всадник, наклонившийся в угол. Силы действуют не вертикально по отношению к велосипеду, а под углом. Таким образом, у вас есть боковые нагрузки на колеса и раму.

Обычный подход к коммерческим велосипедам - ​​перепроектировать и тестировать. Производители гоночных велосипедов частично спонсируют гонщиков, чтобы у них были манекены для краш-тестов, чтобы они могли ездить на экспериментальных велосипедах. Они продолжают делать их легче, пока что-то не сломается, а затем добавляют немного обратно. Или нет, они могут просто выбрать более легкие райдеры или чаще менять рамы.

Для домостроителей вы можете преднамеренно построить свет и посмотреть, что получится (как я сделал с One Less Ute ) .

Моделирование нагрузки в программном обеспечении будет сложным, и я думаю, что вы в конечном итоге урежете свои параметры Монте-Карло до такой степени, что вы не получите очень репрезентативную выборку (или вы выиграете много времени суперкомпьютера). Крайности, которые я совершал на велосипеде с жесткой ромбовидной рамой, включают в себя: падение ~3 м на гравийную дорогу со скоростью ~40 км/ч по горизонтали; езда по извилистой гравийной дороге (~10 см от высоты до низа) со скоростью 60 км/ч с 15 кг на передних кофрах и 30 кг на задних; проехать 450 км по уплотненной дороге с 20 кг спереди, 40 кг сзади, 20 кг рюкзака. Когда я делал это, я весил около 80 кг, велосипед весил менее 20 кг.

Мой подход состоит в том, чтобы предположить, что весь вес велосипеда + нагрузка могут быть приложены к одному колесу с велосипедом в любом месте от горизонтального до вертикального. Затем позвольте себе немного подпрыгнуть. Я стараюсь, чтобы примерно 60% веса приходилось на заднее колесо, когда я сидел и не было дополнительного багажа для обычного дорожного движения. Нагрузочные велосипеды вообще не подчиняются этим правилам.

Я предполагаю, что велосипед сложнее, чем мост, потому что с велосипедом:

  • Переходные («ударные») силы относительно больше
  • Переходные («ударные») силы предсказать труднее.

Некоторые советы по дизайну могут включать:

  1. Перепроектируйте его (сделайте его сильнее, чем необходимо)
  2. Метод проб и ошибок (исправьте, если сломается)
  3. Лучше терпеть неудачу медленно/изящно, чем катастрофически/опасно (например, лучше лопнуть шину или сломать спицу, чем разрушить колесо).