Alunos:
Ana Dulce Silva;
André Ferreira,
Mariana Costa;
Sofia Abreu.
Trabalho nº2: Aplicação do MEF
na Análise Estrutural de um Quadro de Bicicleta
24 Abril de 2014
Problema e Objetivos
Procedimento e Metodologia
Força vertical estática aplicada à bicicleta, representado pelo peso do
ciclista (massa de 120 kg) multiplicado pelo fator de 4G´s aplicado no lugar
do selim, simulando os efeitos da vibração causados pela estrada.
•
•
Materiais:
•
•
•
•
Condições-Fronteira:
= 4704 N
Aço Reynolds 531
•
Fibra de Carbono-Carbon Fiber STD UD
•
Alumínio-True Temper T2 (7075-T6)
•
Titânio Ti-3Al-2.5V
Dimensionamento
de perfis
Análise de
sensibilidades
utilizando as mesmas
dimensões dos tubos.
HT
Critério:
dos
Critérios:
e tubos
Critério:dimensões
C1-disposição
de nósconstantes.
não uniforme;
C2-disposição dos nós “localizada”.
ST
Titânio
Titânio
38,01
38,01
Alumínio
Alumínio
23,47
23,47
0,3126
D = 28;
0,3200
0,3200
t = 1.3
0,3100
0,3100
C1
σ máx.
SS
Pedal
CS
D = 35; t = 1,2
Fibra deTitânio D = 25;
43,70
t = 2.5
Carbono
Tubo
Tubo
δy máx.
Diâmetro
Diâmetro
[mm]
[mm]
Rear Axle
Espessura
Espessura
Peso
[kg]
[mm]
[mm]
Peso
Material
Volume
[kg]
D = 20;
t = 0.7
1,458
[cm33]
Aço
186,95
Fibra de
DT
DT
21
17.5
22.25
19
36,51
0,1619
2,810
ST
Alumínio36,58
0.6
2.5
0,577
0.9
36,63
1,430
1,430
Carbono
270,000
Titânio
317,577
317,577
Alumínio
15.85
15.9
0,2519
22.25
0,432
1,420
1,420
524.541
524.541
HT
[MPa]
TT
TT
CS
SS
SS
36,79
Pedal
Pedal
Professor: Abel Dias dos Santos
Disciplina: Simulação de Processos Tecnológicos
44 72
TT (Top Tube)2
35141
32280
1,2
25
1,5
12.5
SS (Seat Stays)5
28563
20979
1,3
6.25
0,7
3.6
HT (Head Tube)
6
383523
1,3
1
257045
2,5
0.5
TT
10062
0.3
ST (Seat Tube)3
CS (Chain Stays)
4
9
35223
DT
ST
[mm]
17.5
15.85
19.05
17.5
15
15.5
11.1
11
0,3092
8.5
9.5
9.5
8
0,4865
0.1
SS
Rear Axle
Conclusões
TT
DT
Fibra de Carbono
σ máx.
δy máx.
Material
[MPa] D = 32;
[mm]
D = 44;
t = 1.5
t = 1.2
78,96
Aço
0,3137
B33
DT (Down Tube)
1
Diâmetrode nós
Número
[mm]
da malha
Pedal
Tube CS
Comparação
do comportamento
dos materiais
Dimensionamento
do quadro
Análise de sensibilidades
D = 38;
t = 1.3
c. Análise de
Sensibilidades
Método dos
Elementos
Finitos
(Abaqus®)
Aço
Utilizar as mesmas
dimensões dos tubos do
quadro
Espessura
Global
[mm]
Size
1,2
50
Tubo Ensaio
Pedal Tube 7
C1: refinamento com
b. Análisenão
douniforme,
comportamentoC2: alteração do
distribuição
tamanho global dos nós
8 HT
materiais,
aosdos
tubosdiferentes
críticos
Análise de Resultados
a.
c.
b.
Discretização
B31
1.8
0.5
0.9
Este trabalho permitiu concluir que o material de fabrico do quadro de bicicleta deve
ser escolhido em função da aplicação desejada.
Se
quadro
muito
Se quisermos
umum
quadro
indicado
Sequisermos
quisermos
umum
quadro
muito
Se
quisermos
quadro
caro,bolsas
mas
excelente
para
várias
e durável
vários
graus
leve,
muito
resistente,
mas
compacto,
barato,
ecaro…
que
dedurabilidade…
qualidade…
suporte
bastante carga…
1.3
0.5
0.9
0.6
1.3
0.9
1,620
0.6
1.4
0.9
0,973
18
19
22
C220.55
1.1
4
2.15
49.4
40
50
2
2.5
Alumínio
Titânio
Fibra
de
Carbono
Aço