Strukturversuch Fahrradrahmen
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- Marcus Rothbauer
- vor 5 Jahren
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1 Strukturversuchstechnik Teil 3 Ingenieur Tool IV 2015HS Strukturversuch ahrradrahmen Thomas Heinrich Thomas Heinrich , page 1
2 Lastfäll Strukturversuche an ahrädern: Vermeidung von Schäden bei Sachgemässem Einsatz GS Zulassung, CE Kennzeichung Wettbewerbsvorteil im Sportbereich Thomas Heinrich , Seite 2
3 eines ahrradrahmens: ahrergewicht auf Sattel Bremsen vorne & hinten Bodenunebenheiten & Bordsteinkante Kurvenfahren Sprünge Stürze Bergauffahren «in die Pedale treten» Die Lastannahmen für Strukturversuche müssen mit dem Einsatzgebiet der ahrräder korrelieren! , Seite 3
4 Ermittlung der Lasten: Abschätzen aufgrund von Annahmen Z.B. ahrt über eine Bordsteinkante (15 cm Höhe) mit einem 80 kg schweren ahrer Berechnung der Stosskraft auf die Gabel eldversuche: Messungen von Dehnungen, Kräften, Schwingungen, etc. während der ahrt Theorie: E Simulation von Modellannahmen an Teilstrukturen , Seite 4
5 DIN EN DIN EN DIN EN DIN EN City und Trekking ahrräder Kinderfahrräder Geländefahrräder Rennräder Bsp. Anforderungen Geländefahrräder Rennräder Cityfahrräder Kinderfahrräder Gabelfestigkeit (100'000 Schwingspiele bei 25 Hz) rontaufprall (allhöhe von 22.5 kg Prüfgewicht) 1'500 N 1'200 N 1'000 N 1'000 N 360 mm 212 mm 180 mm 120 mm , Seite 5
6 e im Toolskurs IV Statische Versuche an ahrradrahmen auf Hydropulser Sattelstützenbelastungen Horizontale Gabellasten Die Versuche sind den ISO EN Norm Versuchen angelehnt Jedes Team untersucht einen der beiden Versuche , Seite 6
7 Praktischer Versuch Gabel Versuch Vorderachse horizontal verschiebbar gelagert Hinterachse fest eingespannt Horizontale Zugkraft von 1200 N auf Vorderachse , Seite 7
8 Praktischer Versuch Sattel Versuch Vorderachse horizontal verschiebbar gelagert Hinterachse fest eingespannt Vertikale Zugkraft an Sattelattrappe von 1200 N , Seite 8
9 Praktischer Versuch Ablauf: 1. Anbringen von 2 Dehnmessstreifen in der Mitte und gegenüberliegenden Seite eines aussagekräftigen Trägers 2. Montage des ahrradrahmens auf dem Hydropulser 3. Belastung angelehnt an DIN EN Norm Versuchen Die Kraft wird stetig erhöht (30 Sek.), bis zur maximalen Belastung von 1200 N 4. Belastung des Rahmens bis Versagen oder Erreichen der Hydropulser Limiten: max = N oder Hub max = 100 mm 5. Ermittlung des Rohrquerschnitts bei den DMS (Zersägen des Rahmens) DMS , Seite 9
10 Praktischer Versuch Auswertung: Spannung im Träger bei einer Versuchsbelastung von 1200 N im Bereich der DMS? Lastzustand: Biegung, Druck, Zug, überlagert Spannung im Träger bei Versagen des ahrradrahmens im Bereich der DMS Wie hat der ahrradrahmen versagt (Bruchuntersuchung)? An der vorhergesagten Stelle, wenn nein, warum nicht? Lassen sich aus den Messwerten das Versagen verifizieren? , Seite 10
11 e ür Erläuterungen verwendetes Standardstahlrohr Aussendurchmesser: D = 25.0 mm Wandstärke: s = 1.0 mm Länge: L = 600 mm Elastizitätsmodul: E = N/mm 2 Zugfestigkeit: Ϭmax = 700 N/mm 2 Dehngrenze Ϭ 0.2 = 500 N/mm 2 Dichte p = g/mm 3 Poissonzahl ν = 0.3 s , Seite 11
12 e: berechnete Grössen Innendurchmesser: Mittlerer Radius: 12.0 Querschnittsfläche: A = lächenträgheitsmoment: = Widerstandsmoment = Gewicht , Seite 12
13 e Versagen durch: Zug Druck Knicken Beulen Biegung Torsion ist bei unseren Lastfällen vernachlässigbar , Seite 13
14 e Zug Kraft bei maximaler Spannung , Seite 14
15 e Druck: Eulersche Knicklast oben frei unten eingespannt oben gelenkig unten gelenkig oben gelenkig unten eingespannt oben eingespannt unten eingespannt Knicklänge L k [mm] 2 L 1 L 0.7 L 0.5 L Knicklast knick [N] 7'827 31'309 63' ' , Seite 15
16 e Beulen: N s Näherungsformel: Beulen falls , Seite 16
17 e Symmetrische Biegung: Maximales Biegemoment: Maximale Spannung : Kraft bei maximaler Spannung: Beulverhalten hängt von der lokalen Krafteinleitung ab l / 2 l / 2 L , Seite 17
18 Asymmetrische Krafteinleitung: a : b = 3 : 1 Maximales Biegemoment: Maximale Spannung : Kraft bei maximaler Spannung: Beulverhalten hängt von der lokalen Krafteinleitung ab a = 3 L / 4 b = L / 4 L , Seite 18
19 Verschiebungen Zug / Druck Symmetrische Biegung Asymmetrische Biegung Grösste Verschiebung ist nicht bei Krafteinleitung a = 3 L / 4 b = L / 4 L , Seite 19
20 Vergleich der maximalen Lasten a b Zug oben frei unten eingespannt oben gelenkig unten gelenkig oben gelenkig unten eingespannt oben eingespannt unten eingespannt Biegung symmetrisch Biegung asymmetrisch (a:b = 3:1) Kraft bei maximaler Spannung [N] 52'779 52'779 52'779 52'779 52'779 2'030 2'707 Knicklast [N] 7'827 31'309 63' '234 Beullast [N] 10'591 10'591 10'591 10'591?? Verschiebung bei maximaler Last [mm] , Seite 20
21 Zusammenfassung Lasten Auf Zug kann das Material maximal ausgenutzt werden es können grosse Lasten aufgenommen werden Auf Druck ist meistens Knicken oder Beulen kritisch deutlich kleinere Lasten Auf Biegung können die kleinsten Lasten aufgenommen werden Tritt Biegung auf, ist Biegung auch meistens der kritische Lastfall , Seite 21
22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit , Seite 22
23 e e Aufbau 1. Titelblatt 2. Zusammenfassung 3. Inhaltsverzeichnis 4. Einleitung 5. Ergebnisse 6. Diskussion 7. Literaturliste orm A4 Hochformat ca. 10 Seiten Kopf oder usszeile auf jeder Seite mit Seitenzahl, Autoren und Datum Bilder, Zeichnungen, Skizzen, etc. sind erlaubt & erwünscht Abgabe als PD ile an theinrich@ethz.ch LAB Thomas Heinrich , Seite23
24 1. Titelblatt Titel Namen aller Autoren Institution Veranstaltung Datum 2. Zusammenfassung 1 2 Seiten 3. Inhaltsverzeichnis 4. Einleitung Aufgabenstellung Ziel des Versuchs Vorgehensweise LAB Thomas Heinrich , Seite24
25 5. Ergebnisse Beschreibung des Lastfalls & geprüften ahrradrahmens Analyse der Kraftflüsse im geprüften ahrradrahmen Auswertung der Daten von Hydropulser & Dehnmessstreifen Analyse des Versagens des geprüften ahrradrahmens Abschätzen der Lasten bei Dehnmessstreifen Querschnitte am aufgesägten Rahmen 6. Diskussion Diskussion der Ergebnisse 7. Literaturverzeichnis Zeitschriften: Autor, Titel, Zeitschrift, Verlag, Ausgabe, Seitenzahl Bücher: Autor, Titel, Verlag, Jahr, ISBN Nummer LAB Thomas Heinrich , Seite25
26 Versuch: Sattel 1 Gruppe: 1 Datum:20. eb 13 K aktor 2.04 Traverse Kraftmess dose DMS 1 DMS 2 Länge Kraft Dehnung Dehnung 10mm/V 1000N/V Nr. [V] [V] [] [] E E E E E E E E E E E E E E 06 LAB Thomas Heinrich , Seite26
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