Sterkte vs. Stijfheid

scheffers

MF veteraan
7 jul 2003
16.032
63
Velfjord, Noorwegen
Ik lees op diverse plaatsen hier op 't forum onder de kopjes "eigenbouw" dat een frame naar stijfheid gebouwd moet worden.... en "ohja" komt er dan achteraan.. "het moet niet kapot gaan door vermoeiing" ..... ok....

Mij lijkt het eerder een kwestie van waar je de prioriteiten legt... in mijn huidige project wil ik de nadruk niet zo zeer leggen op de stijfheid, maar meer op de sterkte. Het spul moet gewoon heel blijven. Uiteraard word de constructie stijf genoeg gemaakt, maar dit is heeft bij mij niet de hoogste prioriteit, daar het een streetfighter/hardtail word, en geen racer...

Wat is jullie visie op dit onderwerp... het lijkt mij dat je gaat optimaliseren naar een bepaalde richting aan de hand van de doeleinden waarvoor je de motorfiets wilt gaan gebruiken...
 

deBruijnJ

MF'er
23 jul 2008
157
0
Vermoeiing is een vreemd iets hoor trouwens.. Geen idee hoe je daar aan zou kunnen rekenen, maar het komt er op neer dat de kans op vermoeiingsscheuren kleiner wordt door op het ontwerp te letten. Rechte hoeken zijn een typisch punt waar vermoeiingsscheuren beginnen bijvoorbeeld, omdat daar dan spanningsconcentraties ontstaan.

En iets sterk maken is niet zo moeilijk.. het wordt pas lastig als het sterk én licht moet zijn ;)
 

Hanzzzz

MF veteraan
3 dec 2002
5.427
143
Soest
Prio 1 is natuurlijk dat het heel blijft. Je kan een heel stijf frame maken dat vrijwel niets mee geeft maar dat op een gegeven moment gewoon uit elkaar valt door de trillingen ivcm slecht keuze materialen, verbindingen ect. Een minder stijf frame geeft mee en kan dus meer krachten verdragen.

Het mooiste is natuurlijk stijf en sterk voor een motorfiets maar sterk is minimum.
 

RemcoNL

MF veteraan
6 jul 2009
5.122
1
Apeldoorn
Voorbeeldje:
optie 1: 4 cm buis, plaatdikte 2 mm
optie 2: 2 cm buis, plaatdikte 4 mm
Beide buizen zijn even sterk en even zwaar, maar optie 2 is veel stijver dan optie 1. De stijfheid neemt toe met de vierde macht van de dikte van de buis, en door de gehalveerde plaatdikte wordt het weer de helft. M.a.w. optie 1 is 8 keer zo stijf als optie 2, en juist dat enorme verschil maakt dimensioneren op stijfheid belangrijk.
 

Bassiemeer

MF veteraan
2 mrt 2009
2.415
1
Losser
ik zie dat je hem in een cam pakket hebt ontworpen, bij solid edge kunnen we ansys draaien en dan krijgen we vanzelf ons antwoord. Dus dan plaats je de krachten en gaat hij zelf doorbuiging e.d. berekeken. Ook aantal keren doorbuiging tot vermoeiing enzo.
 
Laatst bewerkt:

scheffers

MF veteraan
7 jul 2003
16.032
63
Velfjord, Noorwegen
ik zie dat je hem in een cam pakket hebt ontworpen, bij solid edge kunnen we ansys draaien en dan krijgen we vanzelf ons antwoord. Dus dan plaats je de krachten en gaat hij zelf doorbuiging e.d. berekeken. Ook aantal keren doorbuiging tot vermoeiing enzo.

Uhuh... dat is wel het plan..., maar dan nog vraag ik me af waarom er zomaar word gezegd dat een frame naar stijfheid moet worden ontworpen... waarop dat is gebaseerd... waarschijnlijk uitgegaan van racerij ofzo denk ik dan?
 

johanv

MF veteraan
1 mrt 2003
1.125
6
Arnhem
Ik denk dat je frame wel een beetje op en neer moet doorbuigen. De laterale stijfheid moet dus laag zijn. Maar je frame moet niet kunnen torderen, ben ff de term vergeten, maar je moet er voor zorgen je frame zo weinig mogelijk kan torderen rond de as balhoofd-achterwiel.

Eigenfrequenties (trillingen, en dus vermoeiing) kan je berekenen in SW, heb het wel eens op school gedaan, maar zou het weer moeten uitzoeken hoe het werkt. Je moet daarvoor iig weten met welke trillingen(frequenties) je te maken hebt. Aan de hand van die analyse kan je dan meer stangetjes toevoegen, buisjes korter maken en dat soort dingen.
Als je het niet wil analyseren moet je er gewoon voor zorgen dat alle buizen aan de korte kant zijn.(hoge eigenfrequentie, geen last van op een moto)
 

Ylon

MF'er
20 sep 2007
57
0
Leuven (Vlaams Brabant)
Omdat constructiestaal staal elastisch (taai) is en niet hard (bros).
Dus als je op strekte gaat berekenen krijg je meestal te grote uitbuigingen vooralleer je op de breukgrens zit.
Zeker voor een moto wil je niet op sterkte berekenen. Je frame zal veel te sterk torderen en onstabiel zijn vooralleer er breuk optreed.

ahja, probeer vooral naar torsie te kijken bij de berekening en niet naar buiging. Over het algemeen geven torsiekrachten de grootste afwijkingen.
 

kilowattknijper

MF veteraan
21 nov 2004
5.701
1
breda
Vermoeidheid van metalen komt door wisselende (dynamische) belastingen die normaal gesproken (statische belasting) ver onder het maximum zitten.
Vreemd genoeg hebben juist metalen, meestal staal, met een hoge treksterkte last van dit fenomeen. Terwijl gietijzer (grijs) nagenoeg geen last van vermoeiing heeft.

Een stijf frame opgebouwd uit driehoeken zou je al van lasdraad kunnen maken, heel stijf maar tegelijk ook zwak. Zoals je begrijpt kan daar niet veel belasting door opgevangen worden.

Een sterk frame van van louter een enkele buis zou wel sterk kunnen zijn, het zal niet zomaar breken, maar zal flink (elastisch) doorbuigen tijdens een ritje . Dat rijdt dan niet echt fijn.

Zoals vele zal er een combinatie gezocht worden van stijf en sterk waarbij er ook nog naar het gewicht wordt gekeken om licht te construeren.
De lasdraden (uit het voorbeeld) worden dan vervangen door buisjes die een veel hogere drukkracht aankunnen.

Je zou bestaande frame's kunnen bekijken om eens te zien hoe e.e.a. in elkaar zit.
 

scheffers

MF veteraan
7 jul 2003
16.032
63
Velfjord, Noorwegen
Yes thanx voor alle wijze woorden hier!..

Heb zojuist de complete COSMOS-module aan de gang gekregen voor het berekenen.. dus ik ga eens kijken wat er allemaal mogelijk is :) En een plan schrijven waarin ik beschrijf wat ik en hoe ik dingen wil gaan analyseren.
 

Ducktape

MF veteraan
3 jul 2007
1.662
0
Licht en STIJF construeren!

Je wilt echt geen fiets die er retegeil uitziet maar al begint te zwabberen als je met 50 een oprit van de snelweg op draait.

Een frame sterk genoeg maken kan iedereen, das een kwestie van steeds meer materiaal toevoegen. Licht en stijf, dat is de kunst.

Net als het "deksel" bovenop je achterbrug, als je ipv 1 groot gat in het midden 4 kleinere gaten in een kruis maakt, is het ongeveer net zo zwaar en sterk, maar veel stijver.
 

scheffers

MF veteraan
7 jul 2003
16.032
63
Velfjord, Noorwegen
Hier issie dan... eerste opzet voor m'n Pakket van Eisen... kritiek en commentaar zijn welkom! ;)
Ik ben gegaan voor de simpele no-nonsense benadering.... gewoon met de dingen die ik weet, een zo compleet mogelijk beeld proberen te scheppen zegmaar.... dus zullen best wel dingen tussenzitten die misschien nergens op slaan...., mja daarvoor zijn we nog aan het leren he...

Scheffers Engineering |
 
Laatst bewerkt:

scheffers

MF veteraan
7 jul 2003
16.032
63
Velfjord, Noorwegen
goed opgemerkt :)...

Staalsoort moet natuurlijk aluminiumsoort zijn, en wat ik er mee bedoel, is dat ik voor de berekening bijv. 5083 neem, en gaandeweg ga kijken of ik met 5083 aan de benodigde sterkte/stijfheid kom.

merci!
 

johns

MF veteraan
16 aug 2003
1.712
1
IJlst
Ik herinner me een artikel waarin een racer juist weer wat meer flex in het frame kreeg omdat dat beter stuurde. Dat was als ik het goed heb in de tijd waarin carbon of kevlar oid gebruikt ging worden. Redenatie daarachter was dat een bocht niet als een volmaakte cirkel gemaakt wordt, maar meer als een soort afgeronde veelhoek. De (kleine) flex in het frame ronde de hoeken af als het waren.

Maar goed, dan praat je over circuit gebruik en ook nog eens op de meest extreme wijze. Mijn huidige K is een stuk flexibeler dan m'n vorige R (ok, BMW) maar op de K75 rijdt ik toch een stuk prettiger, al zal dat ook door de zithouding komen denk ik
 

Ducktape

MF veteraan
3 jul 2007
1.662
0
Ik herinner me een artikel waarin een racer juist weer wat meer flex in het frame kreeg omdat dat beter stuurde. Dat was als ik het goed heb in de tijd waarin carbon of kevlar oid gebruikt ging worden. Redenatie daarachter was dat een bocht niet als een volmaakte cirkel gemaakt wordt, maar meer als een soort afgeronde veelhoek. De (kleine) flex in het frame ronde de hoeken af als het waren.

Maar goed, dan praat je over circuit gebruik en ook nog eens op de meest extreme wijze. Mijn huidige K is een stuk flexibeler dan m'n vorige R (ok, BMW) maar op de K75 rijdt ik toch een stuk prettiger, al zal dat ook door de zithouding komen denk ik
Als Scheffers een zo stijf mogelijk frame construeert (binnen de gestelde 200 kg), zit hij waarschijnlijk nog lang niet in de buurt van de stijfheid van de racers waar jij het over hebt.

Ik geloof niet dat hij een TE stijf frame kan construeren met de middelen die hij ter beschikking heeft.

Hij zal juist moeten proberen het geheel zo stijf mogelijk te maken, om een enigszins rijdbare fiets over te houden. Je gaat er echt spijt van krijgen als je straks een motorfiets hebt waarvan je weet dat het rijgedrag veel beter / strakker / scherper had kunnen zijn.

Je gaat toch niet expres iets sub-optimaal maken als het aan het esthetische aspect niets afdoet?
 
Bovenaan Onderaan