Numerical stress analysis of a composite mountain bike frame

U ovom radu numerički je analiziran model kompozitne rame brdskog tzv. downhill bicikla dobivenog od strane tvrtke HardCore Industry. U prvom dijelu dan je prikaz različitih tipova rame bicikla. U daljnjem dijelu teksta opisani su kompozitni materijali, karakteristike, način izrade te mehanika kompozitnih materijala. Kako bi se osiguralo da ne dođe do popuštanja materijala potrebno je u analizu uvrstiti kriterije popuštanja. Formulacije odabranih teorija popuštanja prikazane su u radu. Nadalje, u radu su prikazane norme koje rama mora zadovoljiti, ISO 4210-6-2015. Numerička analiza provedena je u programskom paketu Abaqus. Zbog složene geometrije potrebno je pojednostaviti geometriju modela te su u radu prikazana i opisana postavljenja pojednostavljena. Za provedbu analize potrebno je odrediti i realna opterećenja koja se pojavljuju tijekom vožnje bicikla. Pripadajuća opterećenja određena su pomoću zakona očuvanja energije. Analizirana su kritična mjesta konstrukcije te se provodi variranje rasporeda slojeva. U zadnjem dijelu rada prikazan je odabrani raspored slojeva za dobiveni model te njegova usporedba sa sličnim modelima na tržištu.The subject of this work is numerical analysis of composite downhill bike frame. Bike model is property of HardCore Industry company. Firstly, the overview of the different bike frame designs is given. Characteristics, manufacturing techniques and mechanical properties of composite materials are described. To ensure bike will endure necessary loads, failure criteria are analyzed. Mathematical formulation of chosen failure theories is given. Norms regarding bikes frames, as for example ISO 4210-6-2015 are considered. Numerical analysis is conducted using Abaqus software. Due to complicated geometry it is necessary to apply certain simplifications, which are described in this work. It is also necessary to determine loads which occur during downhill rides. Loads are calculated using the energy conservation law. Critical locations are analyzed and ply layups are varied. In the last part, chosen layup is compared with similar models available on the market