Frame Rails by Phreno - Indagine di mercato

[.SharK]

con i buchi tondi???

avete sempre utilizzato ripetizioni costanti di fori, personalmente avrei provato a lasciare piene alcune zone o a ridurre le aree forate..
sopratutto in relazione alle zone tagliate sulle basi di avvitamento, visto che la barra scaricherà in una superficie più ridotta, (= barra più morbida), ed è li dove la barra trasmette il suo lavoro, visto che tali barre sono dei 'copri' longheroni, e non aderiscono attorno ad essi giusto? più che altro la forza che arriva dal telaio passando per le viti/bulloni verrà trasmessa attraverso minore area, sollecitando solo piccole zone del 'profilo' ad U, anzichè tutto come avveniva inizialmente...

penso che sia una barra molto leggera, ma ben più morbida delle altre (il chè non è un male per forza)

se avete applicato le forze vicino ai fori credo che abbiate notato che la barra non piega più come prima, ma piegheranno molto di più i fogli che ospitano i fori per le viti, facendo lavorare di meno la barra

vista la libertà di progetto avrei provato a lavorare anche verticalmente, variando sezione, come i bracci delle gru per esempio..(la mia mx almeno, è molto alta da terra)
inoltre rimanendo sulle sole barre , lo schema delle torsioni del telaio rimane cmq quello..
quindi sono interessato a vedere cosa proporrete come collegamento tra le barre

questa cmq rimane una via decisamente economica visto che di lavorazione sul pezzo fatto per un singolo esemplare (senza i vantaggi economici del farlo 'serie'), tra taglio laser e piegatura ce la si cava con 25euro di taglio e più che altro ci son 4 pieghe per pezzo quindi altri 20 / 30 euro...a occhio..60 euro, giusto per star larghi.. il costo principale sta nella materia prima, se la si compra da chi fà il taglio laser si spende un pochino di più...con in più la zincatura a fine lavorazione


grazie per i suggerimenti che ci state dando e per il lavoro che mettete a disposizione! (uno studio professionale ci avrebbe messo tutti a 90°)

e speriamo di sentire i pareri degli utilizzatori una volta installate !

Con ordine. Tante idee e ben confuse!
Se avessi letto il thread, i 3/4 di quello che scrivi non te lo saresti chiesto

Anyhow, qua tutta la temperata (l'avete voluto voi :haha
Un po' di teoria
Il carico sulle frame rails e' prevalentemente un momento applicato attorno ad un asse che va in direzione Y (nelle auto, X indica la direzione di marcia, Z la verticale). La distribuzione delle tensioni di tale momento flettente e' approssimabile ad una distribuzione di tipo "a farfalla". In seconda approssimazione, si potrebbe parlare di flessione deviata, in quanto alla componente flessionale pura si aggiungono altre componenti bla bla bla.... evitiamo!

Come si vede dalla foto qua sopra, in caso di flessione si ha una zona compressa ed una zona estesa (prendete una gomma e piegatela, si vede chiaramente).
Le zone maggiormente influenzate dalla flessione sono le zone piu' esterne (dove ci sono gli afferraggi e dove c'e' il fondo), infatti al centro lo sforzo e' approssimabile a zero.

Alleggerimento laterale
Siamo percio' partiti alleggerendo la parte laterale con dei triangoli.
Giusto... perche' triangoli, e perche' quella forma? Il discorso qua si fa molto lungo. Non tutto il materiale lavora in maniera eguale. Il modo migliore e' ottimizzare le distribuzioni delle tensioni principali lungo lo stesso, ossia, detto in altre parole, cercare di far lavorare solo la parte utile di materiale nella maniera piu' efficace possibile: la teoria delle travature reticolari ci insegna che esistono particolari combinazioni (differenti da caso a caso) che consentono di avere una conformazione con bracci inclinati che lavorano come tiranti/puntali (solo a trazione/compressione). La gemetria da noi scelta e' quella di tipo Warren, che, simulazioni alla mano, ci ha dato le tensioni principali perfettamente allineate con le direzioni del materiale (spieghero' piu' avanti nel post come e' stato applicato il carico).
Vi ricordate che dicevo "le zone esterne sono quelle piu' cariche"? Ecco... la nostra triangolatura NON e' simmetrica rispetto all'altezza del lato. Abbiamo appositamente fatto alcune simulazioni per ottimizzare la posizione lungo Z e la dimensione di ogni singolo triangolo, in modo da raggiungere la configurazione piu' leggera possibile a parita' di resistenza.


Alleggerimento sul fondo
Considerando la figura precedente, si vede come le zone piu' stressate siano quella superiore e quella inferiore. Dato che nella parte superiore non si puo' chiudere lo scatolato, ci siamo limitati a garantire la massima compatibilita' con tutte le versioni di Mx-5.
Il fondo, invece, e' stato oggetto di abbondanti studi. Dal diagramma degli sforzi, si vede come questo lavori, a differenza della faccia laterale, a trazione/compressione, pertanto le considerazioni da fare sono ben diverse.
Abbiamo tentato alcune travature ma i risultati ci lasciavano insoddisfatti. Tornando un passo indietro, la teoria ci spiega come si debba tenere in considerazione il fattore di concentrazione degli sforzi. In particolare, uno dei casi studiati da Peterson nella sua "bibbia" sui fattori di concentrazione degli sforzi, tratta il caso della piastra forata.

In particolare, in caso di foro, le tensioni principali si distribuiscono nella seguente maniera:

In questo modo, le direzioni principali restano pressoche' parallele alla direzione di carico, cosa che con una travatura usata dalle altre frame rails in commercio non accade.
Il risultato complessivo e' la possibilita' nel nostro design di eliminare una quantita' di materiale notevolmente maggiore senza compromettere la rigidezza del sistema.

Ulteriori accorgimenti
Dalle simulazioni e' apparso chiaro come certe aree siano completamente scariche...... a cosa serve mantenerle se tanto non lavorano? Altro peso risparmiato!
La posizione dei fori non e' inoltre casuale ne' vincolata solo al semplice vincolo della montabilita', ma accuratamente ingegnerizzata.


Le simulazioni
Passiamo ora a valutare come abbiamo impostato le condizioni al contorno sul sistema.
Vincoli:
- facce laterali => non si possono schiacciare verso l'interno (longheroni fanno da spallamento) ma libere di aprirsi verso l'esterno
- fissaggio tramite fixing element (bullone) per simulare il reale accoppiamento lamiera/rail. In questo modo, il carico viene trasmesso esattamente nello stesso modo in cui viene trasmesso nella realta'.
Carico:
Il carico viene applicato sugli elementi di fissaggio, esattamente come avviene nella realta'. Sarebbe stata un'approssimazione pessima quella di considerare il carico trasferito dal lato o da un qualisasi altro punto.
Vi diro' di piu', abbiamo creato anche un modello 3D del longherone + lamiera reale (con distanza corretta da duomo a duomo), in maniera tale da avere il carico applicato ESATTAMENTE come nel caso reale.
Step simulativi:
La prima prova e' stata a trave completamente piena (nessun taglio) in modo da creare il benchmark a cui riferirsi con tutti i futuri sviluppi.
Procedendo a step, con le nozioni teoriche apprese nei vari anni di studio, senza pero' accantonare i millemila consigli pratici che saltano all'occhio nel lavoro di tutti i giorni (non mi occupo in prima persona di engineering ne' R&D, sono nell'area gestionale) siamo arrivati a questo design freeze, che ci ha dato risultati del tutto insperati.


Domanda: ha senso una tale ingegnerizzazione per un progetto cosi' semplice? Se sei guidato dalla passione (e se Paolo rompe i ***** :haha. E' un componente semplice, da cui pero' abbiamo rosicchiato tutto il rosicchiabile arrivando ad una soglia di peso ridicola (2.5 kg circa ciascuna!). Ci sarebbe un altro step ancora piu' leggero, ma abbiamo preferito abbandonarne lo sviluppo, dato che abbiamo trovato possibili punti negativi, in particolare per chi gira troppo basso o chi e' a rischio con salite/cancelli ecc.

E non e' tutto qui..... il nostro design prevede un'altra chicca (o forse 2!) di cui rimarrete assolutamente stupiti, che per ora non vi vogliamo svelare

Per domande, chiedete!
Appena torno in crucchia vi allego immagini delle simulazioni


Per quanto riguarda il comportamento torsionale, le frame rails creano un irrigidimento sull'asse ant-post, che sicuramente giova notevolmente anche da questo punto di vista. Supplisce parzialmente la cronica burrosita' del telaio, evitando scompensi tra ruote sullo stesso asse che si hanno in entrata in curva, trasferimento di carico, uscita di curva.

W le supposte temperate :haha: