Análise numérica de fadiga e impacto em bicicletas de alto rendimento

Abstract

Nos últimos anos a pesquisa em bicicletas tem aumentado visto que se está em uma fase de crescimento no interesse da população em meios de transporte menos poluentes e também uma maior visibilidade de competições ciclísticas. A indústria de bicicletas tem se preocupado com as inúmeras melhorias que podem ser feitas em termos de ganho de velocidade e redução de custos. As bicicletas destinadas a competições necessitam estar enquadradas dentro de normas de fabricação segundo a UCI bem como ser aprovadas nos ensaios de impacto e fadiga de normas como a ISO 4210. O objetivo deste estudo foi desenvolver um método de simulação numérica usando o programa ABAQUS® em um quadro de liga de alumínio 6061 T6, projetado de acordo com a UCI, dentro de especificações comumente utilizadas e validá-lo através de ensaios estáticos com cargas baseadas na literatura e em seguida submetê-lo a testes de impacto e fadiga de acordo com a ISO 4210. Os resultados demonstraram que para os testes de fadiga o quadro teria alto risco de ocorrer falha por fadiga, visto que se encontra na zona de iniciação de fadiga de acordo com o método de Dang Van para 50.000 ciclos nos ensaios de fadiga vertical e horizontal, bem como 100.000 ciclos para o ensaio de pedaleira.In the last years, research on bikes has increased due to the growing interest of population in less polutant transportation, and a bigger visibility of cycling competitions. The bike industry is aware of the several improvements that can be done in terms of increasing speed and cost reduction. Bikes meant for competitions must be in accordance with UCI standards, and need to pass fatigue and impact test according standards such as ISO 4210. The goal of this study is to develop a simulation method using ABAQUS® on a bike frame made of aluminum alloy 6061 T6 that has been designed under UCI standards with usual specifications, validate the frame with static simulations that use loads according to the literature, and then put the frame against impact and fatigue simulations according ISO 4210 standards. The results have shown that the frame would have a high failure risk for the fatigue simulation, due to the fact that its stresses are on the starting fatigue zone according the Dang Van method for 50.000 cycles on the vertical and horizontal fatigue tests, as well as 100.000 cycles for the pedal test.