7/23/2019 Análisis y modelado cuadro bicicleta ANCIS CES

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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS 

ESPE EXTENSIÓN LATACUNGA 

TECNOLOGÍA DE MATERIALES

NRC: 3854

DOCENTE:

ING. GORDON GARCES ANDRÉS MARCELO 

 ALUMNO:

 ÁLVAREZ NOROÑA FREDDY JAVIER

LATACUGA-ECUADOR

2015 

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CUADRO ESTÁNDAR DE BICICLETAS

Los cuadros estándar de las bicicletas desde los ochentas se han realizado de acero con

la gran limitación de su peso, pero elegido ya que es barato, resistente y fácil de obtener.

Actualmente se los realiza de diversos materiales metálicos, aleaciones y últimamente

de materiales naturales como madera y bambú.

Requerimientos:

 

Costo no más de 5 EUR/kg.  Módulo de Young mínimo a 15 GPa.

  Resistencia a la tracción mínima de 35 MPa.

  Tenacidad a la fractura mínima de 5 MPa. m^1/2.

Diseño:

Ingresando los requerimientos al programa CESedupack:

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Obtenemos los siguientes resultados:

Como podemos observar los materiales que cumplen con los requisitos previamente

dados son:

Sin embargo, los materiales naturales como el bambú y la madera presentan un mínimo

módulo de Young pero pueden ser utilizados para la fabricación de cuadros de bicicletas

usadas para ocio, es decir usarlas en la ciudad o para ritmos tranquilos.

Materiales como acero ya sea este de alto, medio o bajo contenido de carbono, de baja

aleación o inoxidable son los más óptimos para fabricar bicicletas deportivas usadas para

carreras, Down Hill, Cross Country, BMX o montaña.

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A continuación, en base al estudio de material realizado en CESedupack, se presenta la

simulación y estudio estático del marco de bicicleta mediante el software Workbench

de ANSYS 16.2:

Modelado:

En el siguiente gráfico se muestra el modelo del cuadro de una bicicleta estándar en

ANSYS:

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Seguidamente se añade las fuerzas y condiciones de estáticas, como se lo representa en

el siguiente gráfico.

A continuación, se presenta la gráfica de la deformación total como resultado del análisis

estático; todos los elementos están siendo deformados a tensión, en especial la zona

superior donde se introduce una fuerza de 600N.

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Además, se puede observar la gráfica de la fuerza axial, siendo el elemento de color rojo

el que presenta mayor fuerza axial.

Otra gráfica del estudio estático es la fuerza cortante, como se puede ver a continuación

todos los elementos están sometidos a fuerzas de tensión o compresión. El elemento de

color rojo se somete a un esfuerzo cortante alto, siendo éste el elemento crítico del

marco a razón de las fuerzas de cizallamiento.

La última gráfica determina el momento flector, se observa que el único y de mayor

valor es el de la restricción de punto fijo, de color rojo.