9月15日 ＜3D CAD＞フレームの縦剛性比較 Diamond, Mixte, Sport, Staggered

亡くなられたヒロセさんのYoutubeに影響され、先日の記事でMixteとDiamondフレームの横剛性を比較してみましたが、両者間にあまり差がなく、「横剛性より縦剛性の方が差が出るのではないか？」とか、Youtubeで言われている「MixteとSportの差」が気になりましたので、今回モデルを作成し、比較してみました。

ついでに、MixteやSportの原点ともいえるStaggeredも検討してみました。

なかなか面白い結果になりました。

モデル

Sport

今回作成したSportです。トップチューブはΦ25.4、t=1、セントラルステイはΦ12、t=1にしてみました。

Sportって何？という方は、ヒロセさんのYoutubeを見てください。

Staggared

これも今回作成したStaggaredです。Sportのセントラルステイを外しただけです。

ヒロセさんのYoutubeでは"Anglais"でした。

解析条件

＜拘束条件＞

前後ハブを、X＆Z方向に拘束

BBを、Y方向に拘束

＜荷重＞

BBの-Z方向に600N

結果

Diamond

Mixte

Sport

Staggered

結果まとめ

Frame Type	BB 変位		Seat-Tube Top
Diamond	0.2383	1	0.2973	1
Mixte	0.2635	10.6%	0.3525	18.6%
Sport	0.2583	8.4%	0.3479	17.0%
Staggered	0.9432	295.8%	1.375	362.5%

DiamondとMixte、Sportの差は、思ったより小さいという感じです。

Staggeredは異常です。初めは、拘束か荷重を間違えたのではないかと思ってしまいました。

変形の状況を見ると、とにかく、フロントフォークが片持ち梁なので変形が大きく、上の3種は、その反力をうまく後軸に伝えているのに対し、Staggeredは、シートチューブが3点曲げ状態になり、物凄い変形になっています。

Staggeredの応力を見てみると、トップチューブとの接合部に降伏安全率4.7という応力が発生しています。

体重61.2kgの人が、ペダルに立ち上がった状態(1g)でこれですから、凸凹道を走ったりすれば、2g、3gは発生すると思いますので、Youtubeで言われていた「男子高校生が通学に使ったフレームの亀裂」というのが頷けます。

まとめると、ヒロセさんが言っていたほど、Mixteは弱くないという感じです。あくまでも、この計算条件では。

違う条件を見つける必要があります。そうはいっても、実際の使用から外れた条件で計算しても意味がありません。例えば、ヘッドチューブを固定して、BBに横方向の荷重を掛けるとか。

今度は、クランクとペダルを作って、BBに捩じりを加えてみますかね。

それにしても、Staggeredの変形はすごいですね。　実際のフレームはシートチューブを補強してあるのだと思います。

p.s.

Staggeredというのは、トップチューブとシートステイがジグザグ(Z型)なので、そう呼ばれているようです。初めて知りました。

＜引用＞

staggered 【形】 驚いた、がくぜんとした 交互の、互い違いの、ジグザグ状の

ちなみに、Mixteは、男女兼用という意味だそうです。