Coupling for Divisible Cross-Country Ski - CitySki (Stress Analysis and Reinforcement Suggestions)

Det här arbetet går ut på att hitta en optimal design till koppling till delbara längdskidor som är en innovation från företaget CitySki. Kopplingen måste uppfylla specifika geometriska krav, bör vara relativt lätt att tillverka och får inte påverka skidans prestanda negativt. Nuvarande koppling är tillverkad av glasfiberkomposit och uppvisar brott i övergång mellan två geometrier för det ingående kopplingselement. Problemet har tidigare studerats av andra KTH studenter men utan några stora framgångar. Genomförd spänningsanalys har visat att spänningar överskrider materialets brottgräns i båda kopplingsdelar med störst faktor på 5. Vid vidare analys av småändringar såsom materialbyte till aluminium, större radie vid övergångar samt vinklade kanter har spänningar minimerats men inte tillräckligt för att understiga materialets brottgräns. Lösning till problemet blev en ny design bestående av nuvarande konkoppling gjord i aluminium och kompletterad med ett tresidigt stålhölje som fästs till skidhalvorna med hjälp av kilförband och nitar. Stålhöljet som tillverkas i förstärkt stål tack vare sin balkstruktur tar emot en del spänningar och de kvarstående spänningar i konkopplingen är 71% lägre jämfört med det spänningar i det befintliga design. Minsta säkerhetsfaktor är 1.2 vilken gäller för stålhölje. Nya koppling uppfyller både geometriska och ekonomiska krav och samtidigt har låg eller ingen påverkan på prestanda. Dessutom är nya kopplingen enkel att tillverka, lätt att använda och är estetiskt designad.This work is about finding an optimal design for coupling to divisible cross-country skis, an innovation from CitySki. The coupling must meet specific geometric requirements, need to be relatively easy to manufacture and must not adversely affect ski performance. The current coupling is made of fiberglass composite and exhibits breakage in the transition between two geometries for the input coupling element. The problem has previously been studied by other KTH students, but without any major successes. Tension analysis has shown that stresses exceed the material's breaking limit in both coupling parts with the largest factor of 5. In further analysis of small changes such as material change to aluminum, larger radius at transitions and angled edges, stresses have been minimized but not sufficient to lower the material's breaking limit. The solution to the problem was a new design consisting of the current aluminum coupling and supplemented with a three-sided steel casing that was attached to the ski halves with the help of a wedge joint and rivets. The steel casing, which is made of reinforced steel thanks to its beam structure, receives some stresses and the remaining stresses in the cone coupling becomes 71% lower compared to existing design. The minimum safety factor is 1.2 which applies to the steel casing. Deflection used as a measure of impact on performance was less in the new coupling than in the existing one, which was considered positive. New couplings meet both geometric and economic requirements and at the same time have little or no impact on performance. In addition, the new coupling is easy to manufacture, easy to use and it has a good aesthetic