Dimensionerande krafter i en ram

Planerar ett långtidsprojekt i form av en hyllning till porsche 906 bergrennen.
Vill inte bara sno ihop en rörram hoppas att kunna det grundligt med beräkningar och därmed undersöka möjligheten till en Aluminium rörram.
Tyvärr "skiter det sig" direkt då jag inte förstår vad jag skall dimensionera emot. Därav behovet av input.
Lite tankar.
Hjulupphängning spindlar länkarmar det värsta fallet antas vara: full broms (0,5 xtotalvilten x 1,5 g) samt smälla i en grop ( ofjädrad vikt x 5 g) = lasten in i upphängningen.
Är jag i rätt härad?
All input uppskattas! Tack

Tråd med idéer och åsikter om dimensionerande laster i hjulupphängningar:
https://rejsa.nu/forum/viewtopic.php?t=63041

Tackar för toppen svar.
Motor växellåda ratt klart. Bara resten kvar!

Re: Dimensionerande krafter i en ram

Dutch skrev:

Planerar ett långtidsprojekt och undersöka möjligheten till en Aluminium rörram. Tyvärr "skiter det sig" direkt då jag inte förstår vad jag skall dimensionera emot. Hjulupphängning spindlar länkarmar det värsta fallet antas vara: full broms (0,5 xtotalvilten x 1,5 g) samt smälla i en grop ( ofjädrad vikt x 5 g) = lasten in i upphängningen. Är jag i rätt härad? All input uppskattas! Tack

Nej, det är inte rätt härad. Just det här problemet blir en hel del moment 22 då vilka krafter som olika delar av bilen utsätts för är avhängigt bilen är byggd och var vikter hamnar. Man måste bygga bilen för att veta var man hamnar simpelt uttryckt, eller mer realistiskt sagt, ha en god uppfattning om och grovskissat hur bilen bör komma att vara byggd.

Som nummer två så är det inte materialet i sig som är huvudproblemet, det är hur hjulupphängningar och ram konstrueras så man får krafterna att hamna inom rördimensionerna. Men självklart är dimensionerna viktiga och då i synnerhet om man jagar vikt och skall ligga på marginalen. Är inte marginalerna viktiga så dimensionerar man helt enkelt upp och det man förlorar i vikt är betydelselöst i förhållande till svårigheterna att kunna beräkna att ligga på gränsen.

Nummer tre är att om det skall tävlas så finns det regler för rördoimensioner till ramar.

Hur går man då tillväga? Jo, man gör klart för sig vilken kaross man skall ha och inom detta utrymme var hjulen med sina dimensioner kommer att hamna, var föraren, motor, växellåda, kylsystem, mm, mm kommer att sitta i EXAKTA possitioner. Med andra or var alla saker som har sina GIVNA placeringar skall sitta. Skall man ha aerodynamiken med i bilden så kompliceras allt av att undersidan med diffussor måste med på given plats. Sedan får man se var hjulupphängningarna hamnar och sedan hur ramen ,mer eller mindre MÅSTE se ut. Nu kan vi börja beräkna vilka dimesioner som kan komma på fråga.

mvh
Göran

Om syftet är att bygga någon form av "hyllning till Porsche 906", skulle det inte då vara en lämplig början att försöka få tag någon form av ritningar till 906 chassiet eller i alla fall detaljerade bilder på densamma?

För chassit i sig så skulle nog jag också säga att det är styvhet och inte hållfasthet som sätter gränsen.

Om jag skall späda på med krångel så kan jag först börja med att hålla med Edlund
om att styvhet är en huvudfråga.
1. Styvhetens huvuduppgift är att få bilen att tekninskt fungera som en bra bil.
2. Styrkan handlar om hållfasthet, vid vilken gräns bilen går sönder.
3. Säkerhet, saker som förarskydd och krockzooner.

Krockskydd har i sig flera dimensioner och det ligger även lite i konflikt med punkt 1.
Punkt 1 är inte i någon mening betjänt av konstruktioner som ger efter och absorberar
kraft, för att ta ett exempel. Sådana konstruktioner bör därför till många delar vara av
typen applikationer på en redan styv ramkonstruktion. Då skyddas även denna vid en
kollision.

Till sist så brukar en bra gjord ram under punkt 1 och 3 leva upp till punkt 2. Det som
behövs är att infästningspunkter för hjulupphängningar och deformationszoner har
infästningar i beslag som sprider ut lasterna i grundramen.

Göran

Styvhet

Den verksamma tvärsnitts arean med tanke på böjning på ett runt rör är ju försvinnande liten i jämförelse med ett fyrkantigt, men varför byggs det oftast i runda rör inom race världen.
Det blir ju oerhört mycket styvare med betydligt lättare fyrkantsprofiler?
Regler? Tradition?

Mvh Pelle R

Re: Styvhet

LillaPelle i EnLitenBil skrev:

Den verksamma tvärsnitts arean med tanke på böjning på ett runt rör är ju försvinnande liten i jämförelse med ett fyrkantigt, men varför byggs det oftast i runda rör inom race världen. Det blir ju oerhört mycket styvare med betydligt lättare fyrkantsprofiler? Regler? Tradition? Mvh Pelle R

Böjda rör skalll undvikas. Krafterna skall ligga i centrum av rör, oavsett profil.
Göran

Re: Styvhet

Göran Malmberg skrev:

LillaPelle i EnLitenBil skrev: Den verksamma tvärsnitts arean med tanke på böjning på ett runt rör är ju försvinnande liten i jämförelse med ett fyrkantigt, men varför byggs det oftast i runda rör inom race världen. Det blir ju oerhört mycket styvare med betydligt lättare fyrkantsprofiler? Regler? Tradition? Mvh Pelle R Böjda rör skalll undvikas. Krafterna skall ligga i centrum av rör, oavsett profil. Göran

Böjda rör går helt bort och jag förstår att profilen inte har betydelse om kraften ligger i centrum och man uteslutande har drag och tryck påkänningar. Men det torde bli många rör med böjande kraft i en bil och det är dessa jag tänker på.
Tunnväggiga fyrkantprofil borde användas mer om det är tillåtet.

Tänker RacePelle

Det är mycket som förekommer av hävd och runda rör i en bur är en av dem. Således är det runda
rör som är upptagna som godkända i SBF som i sin tur går en del på USA normer. När det gäller hjulupphängningar så använder jag själv alla olika profiler och det som bestämmer vilka är hur användadet och applikationen ser ut. Är det coilover infästade i A-armen så är rektangulär profil
på högkant lämpligt. Men även i ramar använder jag andra profiler än runda, det är själva skyddsburen som är underkastad regler.

När det gäller deformationszoner så är det vanligt att man löser dem på detta sätt:



På så sätt så skadar man inte heller chassit vid mindre smällar. Aluminium med aluminiumbikaka eller kolfiber med skumplastkärna är lösningar som inte är så svåra att tillverka själv.

Ramar dimensioneras inte mot styrka utan mot stabilitet. Du kan bara tolerera en viss rörelse i ramen, som då blir styrande.

Du skulle i teorin kunna bygga en bilram av rotting som håller rent styrkemässigt, men bågnar en meter vid belastning. Detta är givetvis inte önskvärt.

I andra änden av skalan får du den största stabiliteten om du fyller hela tillgängliga volymen med material, men en bil fräst ur ett solitt block stål skulle väga för mycket och vara onödigt rigid.

Så det bästa är antagligen att välja en acceptabel styvhet i ramen - får hjulupphängningsfästena röra sig 1 mm vid max kurvtagning? 10 mm? 0.1 mm? - och sen försöka fylla volymen mellan lastpunkterna med så litet material som möjligt som ger den styvheten. Rör i triangelsegment, bärande skal, boxprofiler - det hänger på vilken tillverkningsmetod och material du vill kosta på dig.

Stålrörsramar ligger rätt bra till vad gäller vikt/styvhet, även om det går att vinna litet på att använda aluminiumprofiler med litet yvigare tvärsnitt. Men aluminium har andra problem, det är inte lika utmattningshärdigt som stål.

Titan är meningslöst, det är visserligen mycket starkt och lätt men är alldeles för elastiskt så det man vinner litet på det ena förlorar man stort på det andra. Magnesium skulle vara rätt bra om det inte vore så omöjligt att skära i och benäget att fatta eld. Beryllium är suveränt men dödligt giftigt - det används i en del rymdsattelitramar där det inte gör något.

Med de elasticitetsmoduler som normala material har så blir materialspänningarna oftast förvånansvärt låga. Om man kan tolerera säg 1% flex i en ram finner man ofta att en perfekt optimerad struktur utan spänningskoncentrationer ligger på en bråkdel av sträckgränsen hållfasthetsmässigt.

Detta betyder också att en bra ram egentligen aldrig skall kunna spricka sönder.

Bågna, kollapsa, bli böjd så att den förfelar sin funktion vid överlast - javisst! Men har man nått brottgränsen innan den bucklar strukturellt är den inte rätt optimerad.

Jag syftar då på rimliga gränslaster, inte att man kör skiten i en stenkross.

Det är förvisso extremt svårt att optimera en sån struktur, speciellt om man har tillverkningsmässiga randvillkor att rätta sig efter såsom att plåt är jämntjock och rör har konstanta tvärsnitt eftersom de valsas så. Idealiskt sett skulle man göra som naturen och ha en levande skelettram som formar sig efter lasterna.

Det finns datorprogram som försöker efterlikna sådan organisk optimering, men det är fortfarande ganska ny teknologi.