Berechnung Belastbarkeit Fahrradrahmen - Rahmen selbst bauen

Triturbo

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Hi Leute,

kurze Einleitung: Ich habe mir als Projekt ausgesucht, einen Fahrradrahmen zu bauen. Der Rahmen wird ein MTB Rahmen und ich habe die Rohre schon liegen, eine Rahmenlehre gebaut und fertige gerade die Rohrübergänge. Tretlager und Steuerrohr sind schon fertig. Nächste Woche will ich den 25CrMo4 Rahmen schweißen (WIG / wenn jemand in der Nähe von Magdeburg wohnt und mir unter die Arme greifen kann, würde ich mich riesig freuen).

Mein Hauptproblem liegt mometan neben vielen kleinen Fragezeichen hauptsächlich auf der Berechnung des Rahmens. Im Internet via Google bekomme ich leider nur irgendwelche Berechnung zur Rahmenhöhe. Was kann man an einem Rahmen berechnen (Belastbarkeit, Torsionskräfte durch die Tretbewegung, Biegemomente durch Bremsen?)

Würde mich über Hilfe riesig freuen
 
Keinen Zugang zu einem vernünftigen CAD-Programm ? Wo macht man denn ein Projekt wo man erst schweisst und dann rechnet ?
 
Ich würde mir da auch Hilfe von Person holen, die mit CAD Erfahrung hat. Ich tippe mal, dass besonders die Schweißnähte die Schwachstellen sein werden; bedeutet also, dass Du in Sachen Schweißen wissen musst, was Du tust (ohne zu unterstellen, dass Du es nicht weißt).

Interessant trotzdem!
 
Was nützt dir noch eine Berechnung, wenn du die Rohre schon hast?

Für einfache Berechnungen benutz man ein Stabwerkmodell.
 
Forensuche: Kräfte am Rahmen. Und bitte erklärt mir was ihr mit Stäben anfangen wollt und wie man Schweißnähte per Hand rechnet.
 
Für die Berechnung der Schweissnähte, Torsionen etc. kannst du den Roloff/Matek zurate ziehen, insbesondere die Formelsammlung. Da ist eigentlich alles drin, was man braucht. Für die reinen Kräfte- und Momenteberechnungen reicht ein Buch/Skript über Technische Mechanik 1. Das CAD-Modell dürfte etwas aufwändiger sein, aber wenn es steht kann es auch gleich mittels FEM gequält werden (könnte ich machen, wenn Bedarf besteht). Vor der Rechnerei solltest du dich natürlich etwas schlau machen, und lass dich nicht von den Formeln erschlagen. Die sehen fies aus, sind aber eigentlich ziemlich stumpf. Solange du die befolgst und dich (oder einen anderen) nach jedem Ergebnis fragst ob das realistisch sein kann, sollte es hinhauen.

Da es ein Freizeit-/Spaßprojekt ist, würde ich an deiner Stelle eher grob und mit doppelter Sicherheit rechnen, sodass dir nicht der Spaß vergeht weil dir die Rechnerei auf den Keks geht oder der Rahmen unterm Arsch zusammenbricht. Ein paar Maße zu den Rohren wären aber ganz nett, nicht dass das Teil nachher jeder Coladose Konkurrenz macht.

btw: Wenn es ein Hardtail ist, reicht das Modell eines Fachwerks zur groben Berechnung der Auflager. Wenn du wissen willst was dein Rahmen typischerweise aushalten muss, dann stell es dir mal bildlich vor. Willst du nur Straße damit fahren oder auch mal Sprünge mitnehmen? Wie sähe dein typischer Sprung aus, wie das Maximum etc. Wenn du die Belastungen während Sprüngen bzw. während eines Aufpralls herausfinden willst, dann rechne ohne Feder-/Dämpferelemente, also starr. Sonst wirds fies. Und wie gesagt - fürs erste Projekt besser nicht mit dem Sicherheitsfaktor geizen.
 
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:
Ich halte das alles nicht für zielführend! Mit solch hemdsärmeligen Rechnereien wie im R/M dargestellt wird sich keine sinnvolle Auslegung erreichen lassen. Gegen (quasi)statisches Versagen auf Grund einfacher in den Sattel eingeleiteter Überlast vielleicht noch, hier würde ich einfach in erster Näherung mit einem Stoßfaktor von 4 auf die statische Last rechnen. Aber wo soll statisches Versagen zu erwarten sein? Und welche wirklich schädigungsrelevanten Erkenntnisse sollen durch ein Stabwerksmodel zu Fuß zu errechnen sein? Die örtliche Biegewechselspannung auf Grund von Pedalkräften in der Schweißnahtkerbe die dann nicht zeitfest genug ist? Eher nicht.
Guck mal nach der Doktorarbeit, die in dem Thread auf den ich oben hingewiesen habe, erwähnt ist. Da geht's genau um Dein Thema: Lasten, Modellbildung, Nachweis....
Jedenfalls: So trivial, wie es meine Mitantworter darstellen wollen, ist das Thema bei weitem nicht! Wenn es bei Deinem Projekt um eines handelt, dass hinterher notenmäßig bewertbare Ergebnisse auch auf rechnerischer Ebene liefern soll, schau dass Du aus der Nummer raus kommst! Oder zumindest den Umfang von vorn herein so absteckst, dass das noch zu handeln ist. Sonst schreibst Du nämlich auch eine Doktorarbeit!
 
Denkst du die Rahmen werden wirklich Hardcore berechnet und Simuliert. Da wird viel mit Daumen gearbeitet. Oder das ganze Konstrukt einfach ins FEM gebracht und eine Belastung nach Norm drübergelegt. Das Ergebnis hält schon. Das ist schließlich ein Fahrrad und keine Schwermaschine.
 
Meinst Du mich? Ich denke, sinnvoll rechnen tut da keiner, auch oder erst recht nicht mit FEM (ich denke, wenn überhaupt werden hier ein paar bunte Bildchen erzeugt). Oder sie tun's tatsächlich mit ner Belastung nach Norm, dann wundert's mich auch nicht, dass das Zeug reißt.
Was ich eigentlich glaube: Die bauen nen Prototypen und gucken ob was bricht. Vielleicht wird davor mal geguckt, wo das FEM-Bildchen rot ist, und ob's dann auch echt da reißt. Aber dass da ein wirklicher rechnerischer Festigkeitsnachweis geführt wird, wage ich zu bezweifeln. Die Gebrauchseignung wird über Prüfung gegen die Norm nachgewiesen. Und nachdem die Norm hinreichend wenig streng ist, ist auch die Haltbarkeit gegeben.
 
Bevor das hier jetzt zu sehr ins Theoretische geht würde mich interessieren, was für ein "Projekt" der TE da versucht durchzuziehen. Die Spanne geht da ja von Hornbach-Werbung bis zur Master-Arbeit.
Wenn's wirklich nur eine Hobby-Brutzelei ist, würde ich da nix groß rechnen, sondern die gute alte Try and Error-Methode anwenden.
 
Bevor das hier jetzt zu sehr ins Theoretische geht würde mich interessieren, was für ein "Projekt" der TE da versucht durchzuziehen. Die Spanne geht da ja von Hornbach-Werbung bis zur Master-Arbeit.
Wenn's wirklich nur eine Hobby-Brutzelei ist, würde ich da nix groß rechnen, sondern die gute alte Try and Error-Methode anwenden.

Sehe ich auch so! Vielleicht gepaart mit ein wenig abgekupfere... Da sollte sich doch schon einiges erreichen lassen.
 
Ich halte das alles nicht für zielführend! Mit solch hemdsärmeligen Rechnereien wie im R/M dargestellt wird sich keine sinnvolle Auslegung erreichen lassen. Gegen (quasi)statisches Versagen auf Grund einfacher in den Sattel eingeleiteter Überlast vielleicht noch, hier würde ich einfach in erster Näherung mit einem Stoßfaktor von 4 auf die statische Last rechnen. Aber wo soll statisches Versagen zu erwarten sein? Und welche wirklich schädigungsrelevanten Erkenntnisse sollen durch ein Stabwerksmodel zu Fuß zu errechnen sein? Die örtliche Biegewechselspannung auf Grund von Pedalkräften in der Schweißnahtkerbe die dann nicht zeitfest genug ist? Eher nicht.
Guck mal nach der Doktorarbeit, die in dem Thread auf den ich oben hingewiesen habe, erwähnt ist. Da geht's genau um Dein Thema: Lasten, Modellbildung, Nachweis....
Jedenfalls: So trivial, wie es meine Mitantworter darstellen wollen, ist das Thema bei weitem nicht! Wenn es bei Deinem Projekt um eines handelt, dass hinterher notenmäßig bewertbare Ergebnisse auch auf rechnerischer Ebene liefern soll, schau dass Du aus der Nummer raus kommst! Oder zumindest den Umfang von vorn herein so absteckst, dass das noch zu handeln ist. Sonst schreibst Du nämlich auch eine Doktorarbeit!

er will eine fahrradrahmen bauen... nicht alles auf 99% optimieren. :)

wieso sollte man keine einfache, konservative abschätzung der spannungen, auch hinsichtlich ermüdung, per hand durchführen können? :confused:

die doktorarbeit ist aber nicht von dir, oder?
 
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Alleine die Tatsache, dass er kurz vor dem Zusammenbrutzeln mal nebenbei fragt wie man das ganze berechnen könnte, zeugt davon dass er sich nicht all zu viele Gedanken um die Rechnerei gemacht hat ;). Wenn es also nur pro forma oder aus Interesse gemacht werden soll, dann reichen überschlägige und idealisierte Berechnungen. Wie fone schon anmerkte - wenn er alles ganz genau wissen will, sitzt er in vier Monaten noch dran. Also einfach mal losbraten und wenns nicht hält, macht man die Nähte halt etwas dicker :D.
 
Naja, viel witziger finde ich, dass er nach jemand fragt, der sich mit dem Brutzeln auskennt...;)
 
Nein, die Diss is nich von mir. Gelesen hab ich sie aber. Sehr interessant und vermittelt nen schön umfassenden Eindruck von Last Ermittlung über Modellbildung bis hin zum Nachweis. Und einen 'Nachweis' zu Fuß finde ich nicht sinnvoll weil er so vereinfacht sein muss, dass man sich den Aufwand gleich sparen kann.
 
Mal nebenbei: Selbst im Automobilbau sind FEM Simulationen bzgl. Dauerfestigkeit sehr unzuverlässig. Wie das bei Carbonrahmen funktionieren sollte ist mir ein Rätsel. Auch bei Alurahmen oder sonstigen Werkstoffen kann es nur eine Tendenzaussage geben weil die Realbelastungen nicht 1:1 abbildbar sind.

Bunte Bilder kann jeder erzeugen. Richtig deuten und die Hintergründe verstehen können nur wenige.
 
Was nützt dir noch eine Berechnung, wenn du die Rohre schon hast?

Frag ich mich auch. Was willst du denn jetzt noch dimensionieren?

Normalerweise läuft es doch andersrum. Erst Berechnung/Bemessung, danach sucht man sich die Rohre aus (Durchmesser, Wandstärke usw.) Mit Rahmenformen wird der TE wohl eher weniger experimentieren, oder?

So würd ich's machen...wenn ich wollte...und könnte...
 
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Vielleicht will er damit den Kreis der potentiellen Probefahrer eingrenzen...Lasst ihn mal machen - immerhin traut er sich was und sammelt somit Erfahrung. Schlimmstenfalls setzt er ein paar Gussets ein sofern keine Strohhälme als Rohre verwendet werden.
 
Naja, wenn er Pech hat braucht er laut Berechnung andere Rohre - vorausgesetzt, seine Berechnungen sind korrekt. Da er sich seit Erstellung des Themas nicht mehr gemeldet hat, sind uns die Maße immer noch unbekannt. Sonst hätte ja mal einer Pi*Daumen sagen können, ob es hinhaut.
 
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