Pevnostní návrh kompozitní ojnice

Richard HYNEK

Bachelor's thesis

Strength design of composite rod

Abstract:

Poměr kompozitních materiálů ku konvenčním v průmyslu stále narůstá. Existuje mnoho konstrukcí, kde je zapotřebí tyto dva odlišné materiály spojit. Tato práce částečně navazuje na disertační práci vedoucího práce. Ta se zabývala ovíjenými spoji, které mohou přenášet vysoká tahová zatížení bez zásahu do struktury materiálu. Tyto perspektivní spoje, které vynikají svojí vysokou pevností, ale nebyly schopny přenášet jiné, než tahové zatížení. Tato práce se zaměřuje na analýzu ovíjených spojů, umožňujících přenos více typů zatížení, zvláště pak tlakového. Tyto spoje lze nazvat kompozitní ojnicí. První část práce se zabývá návrhy ojnic z hlediska statické pevnosti, verifikací parametrických modelů, vlivem rozměrových parametrů a vlivem různých způsobů navíjení na pevnost spoje. Velmi velký podíl mají kompozitní materiály i na trhu se sportovním vybavením. I když se nejedná o extrémě složité a drahé konstrukce, jejich význam pro společnost je též značný. Výrobci se předhánějí v originalitě a přínosnosti nových konstrukcí, či v optimalizaci stávajících. Cyklistika je odvětvím, kde mají kompozity stálé místo a pronikají stále hlouběji. S masivním rozšířením celoodpružených kol nastala poptávka po lehčích řešeních. Klíčovým produktem každého výrobce je vždy rám. U celoodpružených variant se skládá z více částí. Vahadlo umožňuje přenos sil ze zadní stavby do tlumiče. Druhá část této práce se zabývá návrhem a výrobou vahadla z jednosměrového kompozitu pro česká kola značky Agang. Výpočtové modely pro obě části práce byly vytvořeny v konečněprvkovém systému MSC.Marc.

Abstract:

Ratio of the composite materials to the conventional materials in industry is still growing. There exist many constructions where is necessary to join these two different materials. This thesis particullary connects to doctoral thesis of supervisor, which dealt with wrapped joints, which can transfer high tension loads without changing of material structure and fiber breaking. These perspective joints which exceed in high strength were not able to transfer different loads, only the tension. This thesis is focused on the analysis of the wrapped joints enables transfering of more types of load, especially the compression. It's possible to call this joints onedirectional composite rod. The first part of the work deals with design of the rods with focus on static strength, parametrical models verification, influence of measure parametres and influence of different ways of wrapping on the joint strength. Composite materials have very high share also in sport equipmnet market. In spite of not being extremely complex or expensive, the importance of this constructions for society is also considerable. Producers compete in originality and contribution of new solutions or in optimalization of existing ones. Bicycling is a branch where composites have pernament place. With massive expansion of the full suspension bikes there were market requisition for lighter constructions. The key product of every producer is always the bike frame. Full suspension frames consist of more parts. The linkage enables transmission of forces from the rear triangle to the rear shock. The second part of this thesis deals with design and manufacturing of linkage made by unidirectional composite for czech Agang bikes. Numerical models for both parts of the work were created in final element method software MSC.Marc.

Keywords

ovíjený spoj, kompozitní ojnice, karbon, porušování kompozitu, parametrický model, MKP, celoodpružená kola, kompozitní vahadlo

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 5. 2011

Accessible from:: 1. 1. 2099

Thesis defence

• Date of defence: 27. 6. 2011
• Supervisor: Ing. Radek Kottner, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Applied Sciences

Bachelor programme / field:
Applied Sciences and Computer Engineering / Structural Mechanics