Das ist doch Physik...

[derMicha]

Moin!

Im Youngtimer-Faden habe ich letztens einer Diskussion über die Stabilität und Auslastungsgrenzen der stählernen Rahmen beiwohnen dürfen (*KLICK*). Dabei habe ich noch eine neue Untersuchung am Stahlrahmen versprochen. Um den Youngtimer-Bereich nicht zuzumölen und den Interessierten eine Diskussionsplattform zu bieten machen ich an dieser Stelle mal einen Mechanik-Faden auf.

Es muss ja nicht nur über Spannungen und Verformungen am Rahmen geschwätzt werden. Interessant waren auch immer die Ausführungen über Hebelwirkungen an Mittelzugbremsen, selbiges an Seitenzüglern, wie bestmöglich einspeichen oder auch das beliebte "Weichtreten" eines Rahmens.

So, denn hier ein buntes Bild:



Glückauf, Micha

 

[Bianchi-Hilde]

Ich nehme an, das sind die Kräfte von blau nach rot, aber was genau hast du da simuliert? Wiegetritt? Auf der Gabel siehts aus wie eine Vollbremsung.

 

[derMicha]

Lastfall "Im Wiegetritt ins Schlagloch".

 

[Flat Eric]

Was ist mit dem Gabelschaftrohr ?
Da müsste doch richtig Alarm sein.

Bin gespannt was zum " Weichtreten " kommt.
Meine Prognose :
Gibt es nicht , Megamärchen , es sei den ein Riss täte sich auf.

 

[Matt_8]

Was sieht man da? Mises-Spannung?

Was ist die Grundlage von dem Modell? Hast du eine Geometrie-Datei von dem Rahmen?

 

[derMicha]

v.Mises Spannungen. Grundlage ist meine Gazelle die ich zum Überwintern digitalisiert und auf der Festplatte eingemottet habe .

Gabelschaftrohr muss ich Zuhause mal anschauen. Kommt jetzt gerade im Büro nicht so gut...

 

[mts]

Was ist mit dem Gabelschaftrohr ?
Da müsste doch richtig Alarm sein.

Bin gespannt was zum " Weichtreten " kommt.
Meine Prognose :
Gibt es nicht , Megamärchen , es sei den ein Riss täte sich auf.

Gibt es auch nicht. Stahl ist dauerfest. Einzig Titan könnte theoretisch "weichgetreten" werden (hexagonale Gitterstruktur mit vielen Gleitebenen) , durch gezielte Legierung kann aber auch hier die Dauerschwingfestigkeit so beeinflusst werden, dass die auftretenden Belastungen (eigentlich Beanspruchungen) dem Rahmen nichts anhaben dürften, eine fehlerlose Verarbeitung natürlich vorausgesetzt. Wahrscheinlich ist die geringere Dauerfestigkeit von Titan rein akademischer Natur und spielt in der Rahmenbaupraxis kaum eine Rolle.
Das habe ich mir aus Werkstoffkunde behalten und steht auch im Smolik. Das Buch kann ich übrigens jedem ans Herz legen, ist kein wirkliches wissenschaftliches Buch, dafür aber ganz nett zu lesen und informativ. Im Handel ist es zwar nur noch zu Mondpreisen käuflich, in einigen Bibliotheken technischer Universitäten sollte es aber im Bestand sein (so ist es jedenfalls bei mir).

 

[ex201]

Wenn es "Weichtreten" nicht gibt, warum schleift die Kette bei meinem Koga Pro (1989, RH 58) am Umwerfer bei jedem kräftigen Tritt? Ich hätte dann damals den Rahmen sofort wieder retour nach Heerenveen/NL geschickt.
Wenn man leicht bergauf tritt sieht man schön wie sich das Tretlager nach rechts und nach links bewegt.
Rohrmaterial: Hardtlite FM-1

 

[derMicha]

Weil sich der Rahmen verformt. Das hat aber nichts mit "Weichtreten" zu tun. Um Lasten aufzunehmen und weitergeben zu können muss sich ein Körper verformen dürfen. Über die maximale Verformung muss natürlich immer vorab diskutiert werden. Bei Deinem Koga ist wohl in der Produktion etwas schiefgelaufen. Oder Dein Antritt ist zu mächtig .

 

[marnerch]

Wenn es "Weichtreten" nicht gibt, warum schleift die Kette bei meinem Koga Pro (1989, RH 58) am Umwerfer bei jedem kräftigen Tritt? Ich hätte dann damals den Rahmen sofort wieder retour nach Heerenveen/NL geschickt.
Wenn man leicht bergauf tritt sieht man schön wie sich das Tretlager nach rechts und nach links bewegt.
Rohrmaterial: Hardtlite FM-1

Dann schau 'mal ob es nicht irgendwo einen Riss hat!

 

[ex201]

Hab ich auch im ersten Moment gedacht. Scheint aber alles OK im Tretlagerbereich / Muffe.
Es sei denn, es arbeitet nur unter dem Lack.

Oder Dein Antritt ist zu mächtig .

Nein
Ich arbeite nicht an meinen Oberschenkelmuskulatur. Ich strebe eher die Aerodynamische Tropfenform meines Körpers an

 

[andreas s]

1989 warst Du von Deinem neuen Rad so begeistert, dass Du es entweder nicht so kräftig getreten hast, oder der Umwerfer besser positioniert war, oder Dir das geringfügige Schleifen vor lauter Glück nicht aufgefallen ist.
Die Kurbelgarnitur wird durch den Gebrauch auch nicht runder.

Sollte sich wirklich der Stahlrahmen verändert haben, würde ich im Bereich des Tretlagers mal nach einem feinen Riss oder massiver Korrosion im Rohrinneren fahnden.

 

[Matt_8]

v.Mises Spannungen. Grundlage ist meine Gazelle die ich zum Überwintern digitalisiert und auf der Festplatte eingemottet habe .

Wie hast du das gemacht? Gemessen und nachkonstruiert? Oder hast du Zugang zu einem 3D-Scanner?

Gibt es auch nicht. Stahl ist dauerfest. Einzig Titan könnte theoretisch "weichgetreten" werden (hexagonale Gitterstruktur mit vielen Gleitebenen) , durch gezielte Legierung kann aber auch hier die Dauerschwingfestigkeit so beeinflusst werden, dass die auftretenden Belastungen (eigentlich Beanspruchungen) dem Rahmen nichts anhaben dürften, eine fehlerlose Verarbeitung natürlich vorausgesetzt. Wahrscheinlich ist die geringere Dauerfestigkeit von Titan rein akademischer Natur und spielt in der Rahmenbaupraxis kaum eine Rolle.
Das habe ich mir aus Werkstoffkunde behalten und steht auch im Smolik. Das Buch kann ich übrigens jedem ans Herz legen, ist kein wirkliches wissenschaftliches Buch, dafür aber ganz nett zu lesen und informativ. Im Handel ist es zwar nur noch zu Mondpreisen käuflich, in einigen Bibliotheken technischer Universitäten sollte es aber im Bestand sein (so ist es jedenfalls bei mir).

Das Material Stahl ist nicht generell dauerfest. Sowas hängt immernoch von der Verwendung ab.

Bei den Belastung eines Radfahrers kommt es zu keiner nennenswerten Materialermüdung. Dafür sind die Belastungen zu gering. Man kann einen Rahmen also nicht weichtreten.

 

[derMicha]

Wie hast du das gemacht? Gemessen und nachkonstruiert? Oder hast du Zugang zu einem 3D-Scanner?
....

Gemessen und nachkonstruiert. Das musste reichen um den eigenen Wissensdrang zu befriedigen.

...

Das Material Stahl ist nicht generell dauerfest. Sowas hängt immernoch von der Verwendung ab.

Bei den Belastung eines Radfahrers kommt es zu keiner nennenswerten Materialermüdung. Dafür sind die Belastungen zu gering. Man kann einen Rahmen also nicht weichtreten.

Jep, wäre Stahl dauerfest, bräuchte man ja keine Nachweise für die Ermüdungsfestigkeit von z.B. Brücken oder schwingungsanfälligen Konstruktionen führen.

 

[derMicha]

Apropos "Weichtreten": Die Materialermüdung ist eine Folge von Kerben. Jede Lötstelle und jeder Sprung in den Materialstärken ist eine Kerbe. Wird diese dauerhaft mit wechselnden Spannungen (zug-druck-zud-druck) belastet treten dort feinste Risse auf. Diese werden mit der Zeit natürlich immer gravierender. man müsste also eher von "Kaputttreten" sprechen . Ob man das beim Rad auch schafft....

 

[mts]

Jep, wäre Stahl dauerfest, bräuchte man ja keine Nachweise für die Ermüdungsfestigkeit von z.B. Brücken oder schwingungsanfälligen Konstruktionen führen.

Ihr habt absolut recht. Aber die Beanspruchungen beim Rennrad sind so gering, dass hier die reine materialspezifische Dauerschwingfestigkeit von Stahl keine Rolle spielt. Sehr wohl aber -wie bereits gesagt- die Dauerschwingfestigkeit der Konstruktion. Hier fließen ja noch Geometrie und Verarbeitung mit ein.

 

[andreas s]

Jep, wäre Stahl dauerfest, bräuchte man ja keine Nachweise für die Ermüdungsfestigkeit von z.B. Brücken oder schwingungsanfälligen Konstruktionen führen.

Bei allen mir bekannten Stahlkonstruktionen (Gittermasten), die bei derartigen Prüfungen auffällig geworden sind, wurde Risse in der Konstruktion, massive Korrosion oder falsche Materialwahl (also ein Konstruktionsfehler) gefunden. Materialermüdung in dem Sinne, dass die oben genannten Schäden nicht vorliegen und das Bauwerk trotzdem durch die Prüfung fällt, ist mir unbekannt.

 

[chkamb]

Reynolds stellt Rahmenbauern ein vereinfachtes Finite-Elemente-Programm samt Rohrdaten zur Verfügung, insbesondere für die 8xx- und 9xx-Rohre.. Nur so als Info..

 

[derMicha]

Link?

 

[derMicha]

Bei allen mir bekannten Stahlkonstruktionen (Gittermasten), die bei derartigen Prüfungen auffällig geworden sind, wurde Risse in der Konstruktion, massive Korrosion oder falsche Materialwahl (also ein Konstruktionsfehler) gefunden. Materialermüdung in dem Sinne, dass die oben genannten Schäden nicht vorliegen und das Bauwerk trotzdem durch die Prüfung fällt, ist mir unbekannt.

Ein Brücke z.B. fällt bei einer Prüfung auch nicht durch, sondern man kann die Gewährleistung für die versprochene Nutzungsdauer nicht geben.