Σχεδιασμός και μελέτη σκελετού ποδηλάτου από πλαστικό υλικό χωρίς ενίσχυση, με αυξημένη αντοχή στο φαινόμενο του ερπυσμού. - Χρόνης, Αλέξανδρος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου. Εργαστήριο Στοιχείων Μηχανών, 2018)
Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι ο σχεδιασμός και η μελέτη σκελετού ποδηλάτου από πλαστικό υλικό χωρίς ενίσχυση, με αντοχή στο φαινόμενο του ερπυσμού, ύστερα από εκτεταμένη και πολύωρη καταπόνηση, λόγω της χρήσης του από τον αναβάτη σε αστικά κέντρα. Μοντελοποιώντας τρισδιάστατα δοκίμια στο φαινόμενο του ερπυσμού, μέσω της ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων, πιστοποιήθηκαν οι μηχανικές ιδιότητες του πλαστικού υλικού, που θα χρησιμοποιηθεί. Αρχικός στόχος ήταν ο τρισδιάστατος σχεδιασμός ενός κλασικού ποδηλατικού πλαισίου από αλουμίνιο και η προσομοίωσή του σε ένα στατικό σενάριο φόρτισης, που αντικατοπτρίζει την καταπόνηση ενός σκελετού ποδηλάτου από τον αναβάτη, προκειμένου να διαπιστωθούν οι κατανομές των τάσεων και των παραμορφώσεων, κατά μήκος της ποδηλατικής γεωμετρίας. Λαμβάνοντας υπ’ όψιν τα αποτελέσματα των φορτίσεων του ποδηλατικού πλαισίου από αλουμίνιο, σχεδιάστηκε κατάλληλα μία φουτουριστική ποδηλατική γεωμετρία με τη χρήση πλαστικού υλικού. Για την ανάδειξη αυτής της πολύπλοκης και ασυνήθιστης γεωμετρίας χρησιμοποιήθηκε το μαθηματικό μοντέλο NURBS (Non-Uniform Rational Bαsis Spline), που είναι ευρέως γνωστό στον τομέα του τρισδιάστατου βιομηχανικού σχεδιασμού, με σκοπό τη δημιουργία μίας επιφάνειας υψηλής ποιότητας, με σημεία ελέγχου, που θα περικλύει τον όγκο του σκελετού. Στη συνέχεια, καταπονείται η γεωμετρία του ως άνω μαθηματικού μοντέλου στο ίδιο στατικό σενάριο φόρτισης, με σκοπό την εύρεση του κατάλληλου πάχους διατομής κατά μήκος των τμημάτων του σκελετού, έχοντας υπ’ όψιν το όριο διαρροής του πλαστικού υλικού και την ανάπτυξη χαμηλού επιπέδου τιμής τάσεων. Η προκύπτουσα βελτιστοποιημένη γεωμετρία, από πλαστικό υλικό, υποβάλλεται στο ίδιο σενάριο καταπόνησης, με χρονικά, πλέον, εξαρτώμενα φορτία, με σκοπό τη μοντελοποίηση του μη γραμμικού και δυναμικού φαινομένου του ερπυσμού.