Propuesta de mejora en el sistema estructural de un cuadro rígido de bicicleta de montaña de 15” R29, mediante FEA y optimización geométrica

Abstract

En la actualidad la práctica del ciclismo ha tenido un incremento considerable, así como el uso de bicicletas de montaña (Mountain Bike, MTB, en inglés), de cuadro rígido, utilizadas como medio de transporte y para competencia, debido a su costo asequible. Este tipo de bicicletas, al ser utilizadas para varios propósitos, presentan esfuerzos variados en su cuadro, que conllevan a sobrepasar las exigencias de diseño, presentándose fallos en las vainas superiores. Este tipo de fallo es analizado en este estudio, motivo por el cual se levanta la información referente al material del cuadro, cargas actuantes y modelado 3D. Posterior se genera un análisis de homologación del fallo y se determina una propuesta de mejora aplicando optimización geométrica, donde se determina un espesor de 3,50 mm en las vainas superiores, garantizando la resistencia del cuadro de bicicleta bajo las condiciones de estudio; es decir, un drop de 60 cm y carga de 74 kg, con la cual se garantiza que el esfuerzo en las vainas superiores no sobrepase el esfuerzo último del material de 890,94 MPa.//Currently, the practice of cycling has had a considerable increase, as well as the use of mountain bikes (MTB) with rigid frames, used as a means of transportation and for competition, due to their affordable cost. This type of bicycles, when used for various purposes, present varied stresses in its frame, which leads to exceed the design requirements, presenting failures in the upper chainstays. This type of failure will be analized in this study, which is why the information regarding the frame material, acting loads and 3D modeling is collected. Subsequently, a homologation analysis of the failure is generated and an improvement proposal is determined by applying geometric optimization, where a thickness of 3,50 mm is determined in the upper sheaths, guaranteeing the resistance of the bicycle frame under the study conditions; that is, a drop of 60 cm and a load of 74 kg, this guarantees that the stress in the upper chainstays does not exceed the ultimate stress of the material of 890,94 MPa.