Diseño y análisis de un cuadro de bicicleta mediante el método de los elementos finitos

Abstract

Resumen: en el presente proyecto se realizará el diseño y el análisis de un cuadro de bicicleta, con el objetivo de simular el cuadro bajo distintas solicitaciones y realizar dos ensayos de fatiga definidos en la Norma ISO 4210-6:2015. Primeramente, se estudiarán los efectos de los distintos parámetros del cuadro en el rendimiento de la bicicleta, tanto los aspectos geométricos como los materiales de fabricación. Esta información se utilizará para desarrollar un diseño del cuadro, que posteriormente será objeto de análisis. Para llevar a cabo el proyecto se utilizarán programas de modelado para el diseño del cuadro y de simulación por Elementos Finitos. El análisis del cuadro consta de 5 ensayos diferentes: tres correspondientes al estudio de las fuerzas que transmite el ciclista en diferentes situaciones (empezando a pedalear, subiendo una pendiente y frenando); y dos ensayos de fatiga según la normativa vigente (ensayo de fatiga por fuerzas horizontales y ensayo de fatiga con una fuerza vertical).

Laburpena: proiektu honek, bizikleta baten koadroaren diseinu eta analisia du helburutzat. Koadroak hainbat egoeratan jasaten dituen kargak simulatuko dira eta horrez gain, ISO 4210-6:2015 araudiaren araberako bi neke entsegu burutuko dira. Lehenik, koadroaren zenbait parametrok bizikletaren errendimenduan zelan eragiten duten ezagutuko da, bai karakteristika geometrikoek zein koadroaren materialek. Informazio honetaz baliatuta, koadroaren diseinu bat proposatuko da, geroxeago entseatu egingo dena. Bi programa mota erabiliko dira proiektuan zehar; bata, diseinua egiteko eta bestea, Elementu Finituen bitartezko simulazio programa bat. Koadroaren analisia 5 entseguz eratzen da: hiru entsegu txirrindulariak egoera desberdinetan transmititzen dituen indarren ikerketak omen dira (pedalei eragiten hasten denean, aldapan gora doanean eta gelditzerakoan) eta beste biak, araudiaren araberako neke entseguak (indar horizontalen neke entsegua eta indar bertikal bakarraren neke entsegua).

Abstract: the following project will deal with the design and analysis of a bicycle frame. The aim is to simulate the frame under certain loads and carry out two fatigue tests, specified in the ISO 4210-6:2015 standard. Firstly, the effect that the parameters of the frame have on the performance will be studied (geometrical aspects of the frame and the materials). Once this is known, the design of the frame will be developed. In order to accomplish the project, two different types of programs were used: a CAD software for the modelling and a Finite Element analysis software for the trials. 5 different tests will be carried out: three of them concerning the study of the frame under certain loads in different cycling situations (starting, climbing and braking) and two fatigue tests according to the ISO standards (fatigue test under horizontal forces and fatigue test under a vertical force).