课程名称：课程名称： 实验固体力学 实验题目：实验题目： 折叠自行车车架强度检测 专业班级：专业班级： 工程力学 0801 小组成员：小组成员： 林 骥 蔡世臣 提交时间：提交时间： 2011 年 6 月 21 日 背景调查：车架、前叉进行强度和耐久性试验的必要性 车架、前叉作为自行车结构的骨骼，受力时要保持刚性和强度，不致变形 和断裂，同时为了长期保持可靠的刚性和强度，必须在变载荷的作用条件下使 强度极限和刚性有相当的富余自行车骑行时的轻快和灵活也需要结构刚性有 明显的提高，以确保正常使用，这是因为自行车在骑行中由于受到道路环境和 人体因素促成的纵弯、横弯、扭转等振动和反复载荷，其挠曲会影响骑行的功 能 车架失效分应力疲劳破坏和应变疲劳破坏 2 种，而经统计目前自行车车架 主要是出现应力疲劳破坏，自行车骑行速度较快，骑行过程中，容易引起颠簸 振动，加上频繁的刹车制动，产生瞬间的冲击作用，当这种瞬间的冲击力累积 到一定的次数，如果车架不具有足够的强度，车架簿弱环节就会失效 如果对自行车每个梁的每个结点和每条桁架都进行强度检测，工作量会比较大， 为此我们先查阅了一些自行车车架的数值方法分析来缩小检测范围。
查资料得 知，双三角形车架在强度和刚度上较其他车架更好下面讨论的都是双三角形 结构的车架1．车架各管的内力主要是弯矩 2．车架各管的内力按线性分布，最大弯矩在各管两端3．车架各管的内力按如下次序由大到小递减：下管、上管，前管、立管、平叉、立叉前管AC：压弯杆件危险截面在结点B处；下管BG：拉弯杆件．危险截面在结点G；立管 ED：压弯杆件危险截面在结点G处；平叉DF．立叉EF，它们仅受轴力，而且不大，所以忽 略不计如果只考虑一个人骑车，那么只有P1，P2两个主动力，车架中扭转力相比于弯矩 和轴向力很小，可以忽略贴片：DE架承受着大部分人的压力，需要检测该处的抗压强度检测， 采用半桥接法，应变 片沿着轴向贴片，并最好铁成对称，可以起到温度补偿效果 再根据上面所述，在B,G附近要着重检测抗弯性能和抗剪切性能，一B附近为例，抗弯时：贴片如图与轴线 45 度角，接桥按全桥连接检验剪切的应变片应沿着车架的环向贴片，在同一环向上贴 2 片并保持对称接成半桥 其中，R1’在 R1对面加载方案：实验分静载荷实验和动载荷实验两部分 首先将车架两个底端分别固定在激振器上，分别用 2 台油泵压力计在上面 的 2 个断面加压模拟人的压力。
静载荷实验时，只需要直接测量应变片的应变 值即可动载荷时，用激振器模拟自行车行进时的振动情况，加振位置有两种：一 种是以后轴为支点，加在前轴上；另一种是将前后轴相位错开加振动目前标 准规定的加振方法是前一种，采用凸轮冲击 （因为实际载荷是不规则的振动， 且振幅、加速度不等所以为了模拟试验的准确、科学，标准都规定了与实际 载荷相近似的振幅、加速度和荷重 ） 通过计算机数据采集系统来记录振动过 程中的应变情况并根据所得，求出车架的低阶振动频率，和贴片处的最大应 变 补充：折叠自行车由于需要多次折叠，所以我认为在折叠处进行疲劳试验 要比强度检验更重要，需要在疲劳试验机上进行多次反复折叠测量关键处的应 变总结 :车架失效的现象多种多样，上述仅以几种常见典型的失效现象进行 分析，导致失效的原因也是多方面的，我们仅从车架结构方面进行浅显分析， 另外材料质量、管壁厚度和焊接工艺等对车架强度均有重大影响，产品设计时 应综合考虑上列多种因素，确保整车既外形美观、骑行舒适，又要具备足够的 强度参考文献：参考文献：《基于 ansys 分析的自行车架拓扑优化》《自行车车架强度及应用分析》《自行车静强度分析》。