Prediseño y análisis numérico de un prototipo de cuadro de bicicleta en CFRP

Abstract

El objeto del proyecto que a continuación se expone es el pre-diseño de un cuadro de bicicleta en fibra de carbono, su análisis estructural y a fatiga a través de elementos finitos. El diseño es totalmente novedoso y no convencional ya que está íntimamente relacionado con el desarrollo de un nuevo proceso de fabricación de materiales compuestos. La finalidad de las simulaciones es, determinar el espesor mínimo para los tubos del cuadro, que haga resistir al conjunto todos los ensayos estudiados. En el proyecto se estudian los antecedentes, tipologías y los diferentes componentes de las bicicletas para disponer de una visión global a la hora de diseñar el cuadro. También se exponen los diferentes materiales, sus características y propiedades convencionalmente empleados en la fabricación de cuadros de bicicletas. Centrándose en los requisitos de seguridad y calidad, hay que considerar la normativa vigente de la Asociación Española de Normalización y Certificación. En ella, es especialmente relevante considerar el fallo del cuadro debido a fatiga, por lo tanto se ha indagado en el estudio de la misma para materiales compuestos. En conclusión, se ha conseguido validar un pre-diseño innovador de una bicicleta.

The purpose of the project exposed is the pre-design of a carbon fiber bicycle frame, structural and fatigue analysis by finite elements. The design is totally new and unconventional as it is closely related to the development of a new manufacturing process of composites. The purpose of the simulations is to determine the minimum thickness for the frame tubes, which make the whole resist all trials studied. In the project, the background, types and the different components of the bikes have been studied to have a global vision when designing the frame. Different materials, their characteristics and properties conventionally used in the manufacture of bicycle frames are also on display. Focusing on safety and quality requirements, consider the current regulations of the Spanish Association for Standardization and Certification. It is especially important to consider the failure due to fatigue therefore has delved into the study of it for composites. In conclusion, it has been possible pre-validate an innovative design of a bicycle.