Simulazione strutturale di un telaio di bicicletta da corsa.
Applicazione del Metodo degli Elementi Finiti per l'ottimizzazione geometria e tecnologica del prodotto.
La moderna tecnologia produttiva dei telai e degli accessori (guarniture, forcelle, pedali, dedivelle, rote) per biciclette da corsa offre alternative sia per le differenti soluzioni geometriche (telaio classico e slooping per esempio, tubature a sezione non circolare), sia per la scelta dei materiali (acciaio, alluminio, fibra di carbonio, titanio, soluzioni miste, differenti tipologie di laminazione FRP).
La definizione matematica del telaio tramite un software CAD (in questo casola modellazione è realizzata con SpaceClaim, ma le nostre competenze includono anche software parametrici come ProEngineer e SolidWorks) permette di accedere a numerose altre applicazioni: messa in tavola associativa, gestione della distinta materiali, rendering, verifica strutturale di resistenza, ottimizzazione dei parametri geometrici e costruttivi (es. disposizione e spessore delle lamine di fibra di carbonio), studi grafici di design.
Di seguito riportiamo alcuni risultati tratti da lavori svolti per i nostri clienti(con alcune limitazioni dovute alla protezione delle specifiche di progetto) oppure da seminari rivolti ai progettisti e ai costruttori.>>> Richiesta di informazioni
15/11/2009 - Studio della dinamica di una bicicletta da corsa al variare della tecnologia costruttiva: Lega di Alluminio o Fibra di Carbonio?
Lo studio vuole confrontare il diverso comportamento di una bicicletta realizzata interamente in lega di Alluminio. La geomtria è ottenuta mediante rilievo diretto di un telaio esistente, un modello completamente realizzato in lega di alluminio serie 7. Nelle immagini seguenti: (1) Prodotto"reale" - (2) Geometria e modello CAD in Lega di Alluminio - (3) Geometria del modello misto in Lega di Alluminio e Fibra di Carbonio - (4) Dettaglio che mostra la differenza geometria tra le due forcelle - (5) Mesh della zona dello sterzo.
La configurazione oggetto dell'analisi è quella di "scorrimento" (non è inclusa la forzante introdotta dalla pedalata, che è parte dell'analisi svolta, ma non pubblicata per motivi di riservatezza). In particolare lo studio riguarda la risposta in frequenza del sistema "telaio" + "ciclista" + "ruote" + "accessori". I risultati dell'analisi sono il calcolo delle frequenze proprie di oscillazione e dei modi di vibrare (immagine successiva) e la misura dell'ampiezza delle vibrazioni, al variare della frequenza, in zone significative. La rigidezza delle ruote e la massa del ciclista e degli accessori è stata introdotta tramite parametri cocnetrati nell'analisi FEM, mentre la rigidezza del telaio è calcolata partendo dalla geoemtria, dall'indiczione degli spessori e dalle specifiche della laminazione FRP.
Nella figura N°6 (risultati dell'analisi FEM modale, tenendo conto anche dal precarico della struttura dovuto al peso del ciclista) e nelle successive, i risultati sono rappresentati in forma di confronto tra la soluzione originale e la versione modificata con forcella e foderi posteriori in fibra di carbonio.
I risultati dell'analisi di risposta in frequenza (nell'immagine n° 7 il punto di misura delll'ampiezza delle vibrazioni è la sella, punto "A") dimostrano i vantaggi dell'evoluzione del telaio che include elementi in fibra di carbonio: maggiore rigidezza (miglioramento sensibile, ma non particolarmente significativo) e maggiore capacità di smorzamento (questo è il vantaggio principale). Lo stesso telaio è stato sottoposto anche a una analisi di resistenza "dinamica" sottoposto a una forzante di tipo "rumore" che rappresenta il tipo di sollecitazione proveniente dalle irregolarità dell'asfalto (risultato visibile nell'immagine n°8, riferito al telaio con elementi in fibra di carbonio). Per gli utenti registrati (richiesta account) è disponibile la versione compelta (PDF). Per informazioni si rimanda alla form disponibile alla pagina di richiesta di informazioni.