6月27日 ＜3D CAD＞フレームのパイプ板厚による違いは？

3D CADによる自転車用フレーム静荷重解析の続きです。

今回は、前三角のパイプを中央部のみ板厚0.5にし、両端の接合部は20-30mmほど板厚1.0にした場合、つまりダブルバテッドKAISEI019に近い諸元で解析し、1.0プレーン管と比較してみました。

実物のパイプ諸元（参考）
https://cyclepine.com/recommend/steelbike/pipe.html


ダブルバテッドのモデルを作成し、単純化、拘束+荷重条件を設定、メッシュ分割と進みますが、何故かメッシュ分割でエラー。

板厚1.0ではOKで、0.5でエラー。　何が違うのか解りませんが、要素の大きさ設定を10mmから15mmに変更したら、無事にメッシュ分割できました。


メッシュの状況



これでも十分細かいと思います。


<申し訳ありません。拘束条件に間違いがありました。別途再計算いたします。＞


今回は、拘束条件、荷重条件を以下としました。

＜拘束条件＞
2分割モデルのため、切断面は切断面方向に変位しない。（X軸固定）
車軸は、上下方向に変位しない。（Z軸固定）
BBは、前後方向に変位しない。（Y軸固定）

＜荷重条件＞
BBの下方向（-Z軸方向）に2G（60kgの体重の2倍）。段差降りを想定。
前回は4Gにしましたが、人間の足のサスペンションを考慮。


比較です。

降伏安全率（材料の降伏応力は207MPa）

t=1.0（プレーン管）



最小部は、フォーク先端の下側です。




t=0.5（ダブルバテッド管）



この場合も最小安全率は、フォーク先端の下側です。

変位

t=1.0（プレーン管）



BB部

最大変位はフォーク先端ですが、BBの変位がフレーム剛性を表す指標になるかも。




t=0.5（ダブルバテッド管）



BB部

結果まとめ

数値をまとめてみます。

	単位	T=1.0	T=0.5	悪化率
min安全率		1.131	1.031	8.8%
応力	M Pa	183	200.7	9.7%
max変位	mm	1.611	1.84	14.2%
BB変位	mm	0.3685	0.4149	12.6%

板厚1.0のプレーン管と、中央部が0.5のダブルバテッド管（017相当？）を比較してみると、応力は+10%、変位は13-14％悪化するという結果でした。

思ったより強い？？？？