Original geschrieben von Speedster
Offenbar ist hier mit "elastisch" nicht das gemeint, was man bei der Bewertung von Rahmen als geringere Steifigkeit bezeichnen würde, oder? Denn in Bezug auf dieses Kriterium, Steifigkeit eben, ist die Reihenfolge wohl genau umgekehrt: Alu am steifsten, dann Titan, zuletzt Stahl.
Hallo ihr - zum Verständnis noch etwas bildliche Mechanik:
um es vereinfacht darzustellen, nehmen wir uns drei Rohre mit 1m Länge: 1x Alu, 1x Stahl, 1x Titan
Alle Rohre haben z.B. 30mm Durchmesser und 1mm Wandstärke -wenn wir jetzt ein Rohrende einspannen und das andere mit einem Gewicht von 10kg belasten, so biegen sich wie folgt durch: Stahl mit 1mm am wenigsten, Titan knappdoppelt so weit (1,9mm) und Alu fast dreimal soweit (2,8mm).
Diese mechanische Eigenschaft ist bezeichnet durch das sogenannte E-Modul (E für Elastizität) und ist auch nur recht gering von den eingesetzten Legierungen abhängig!
Dabei wiegt das Stahlrohr 710g, Ti 410g und Al 246g.
(Der Einfachheit betracht ich nur noch Alu und Stahl)
Jetzt ist also das E-Modul von Alu zwar ein Drittel als der von Stahl, aber auch die Dichte um ein Drittel!
D.h ich kann die Wandstärke erhöhen, um die Steifigkeit von Stahl zu erhalten - aber um den Preis eines höheren Gewichts des Stahlrohres!
Konkret heißt das für die oben erzielten 1mm (Stahl)Durchbiegungswert: das gleichsteife Alurohr hat bei 30mm Aussendurchmesser und einer Wandstärke von 4mm stolze 880g!
Oder ich erhöhe den Rohrdurchmesser - der geht mit der 4.Potenz in die Berechnung ein. (Flächenträgheitsmoment - ich spar mir die Details)
Und so wird aus dem übergewichtigen Alu ein steifes Fliegengewicht:
um die Steifigkeit des o.g. 30mm Stahlrohres zu erhalten erhöhen wir nur den Aussendurchmesser auf 40mm und bei einer Wandstärke von 1,25mm bekommen wir den Wert von 1mm Durchbiegung bei nur noch 410g Gewicht. (Stahl war 710g)
Das ist der ganze Trick von Alu!
Dem ganzen sind durch zwei Werte Grenzen gesetzt:
die Festigkeit des Materials und die zunehmende Beulempfindlichkeit wenn der Rohrdurchmesser vergrössert und die Wandstärke heruntergesetzt wird. (und natürlich die Verarbeitbarkeit)
Die besten Stahlrohre haben übrigens im konifizierten Mittelteil 0,38mm Wandstärke (Columbus Ultrafoco - für Straße) und der Easton Scandium Alu 0,7mm! Titan meist 0,9 oder 1mm.
Vielleicht hab ich die Sache jetzt etwas greifbarer gemacht.
(und bitte korrigieren, wenn ich mich verrechnet hab, ist schon länger her

)