First issue 2019
Telaio MTB in alluminio/composito
Lo studio di un telaio per MTB proposto nei materiali alluminio o in fibra di carbonio.
The study of an MTB frame proposed in aluminum or carbon fiber materials.
INTRODUZIONE
Il presente studio riguarda la possibile realizzazione di un telaio per bicicletta tipo MTB (Figura 1) in grado di garantire una elevata rigidezza, a fronte di contenuti livelli di sollecitazione derivati da un insieme di carichi applicati, su sella e pedali, pari a 2100 N complessivi.
Semplicità della geometria e leggerezza sono stati gli ulteriori elementi guida per la definizione del telaio, così come proposto nei due materiali selezionati quali: alluminio e fibra di carbonio. Il modello 3D con le sue dimensioni di massima è rappresentato in Figura 2.
MATERIALI
Lega di alluminio – Il peso specifico di questo materiale è di 2,7 Kg/dm3. La serie 6000 offre, in particolare, una buona lavorazione a caldo/freddo, saldabilità, resistenza alla corrosione e caratteristiche meccaniche, con modulo di elasticità E= 69000 MPa e valori di snervamento Sigmas= 250 MPa (AL 6061-T6).
Laminato in fibra di carbonio – Il laminato, generalmente composto al 60% da fibra di carbonio ed al 40% da resina, ha un peso specifico complessivo di 1,6 Kg/dm3. Può essere pre-impregnato dal produttore od impregnato a mano nel corso della laminazione. La componente in fibra è intesa, in questo caso, in tessuto (fabric) orientato al 50% in direzione 0/90° ed al 50% in direzione +/- 45°. Le caratteristiche meccaniche del materiale sono dipendenti da svariati fattori: orientazione e tipo delle fibre di carbonio, tipologia di resina utilizzata ed associate tecniche di fabbricazione (ciclo di cura e temperature, autoclave, ecc.). Al laminato per MTB sono state attribuite, in definitiva, le seguenti caratteristiche: modulo di elasticità (medio trazione/compressine) E= 40000 MPa, resistenza a rottura (minima, a compressione) Sigmac= 180 MPa (strain massimi e= 0.0045).
ANALISI
Con il supporto di un modello matematico ad elementi finiti è stato possibile valutare il comportamento del telaio sotto carico, sia a livello di deformazioni (Figure 3) sia come sollecitazioni (Figure 4). I risultati di queste analisi, unitamente al peso, sono riportati nella tabella di Figura 5.
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