SMP Svensk maskinprovning i Umeå, som är en del av Research Institutes of Sweden (RISE) planerar att börja utföra cykelprovningar. Vid provningen ingår utmattningsprovning av cykelramen som utförs i en fixtur med hjälp av ett programmerbart styrsystem, pneumatiska cylindrar och reglerventiler. Uppdraget är att förbättra utrustningen för utmattningsprov av cykelramar och anpassa den till dagens standard. Först studeras gällande standard för cyklar och information om programvaran för programmering av styrsystemet samlades in. Därefter görs en övergripande design av en fixtur och en färdig konstruktion av fixturen med hjälp av computer-aided design mjukvara. Tillverkningen görs av Svensk maskinprovning i Umeå. Hållfasthetsberäkningar för nedböjning av fyrkantsrör utförs och nedböjningen för ett fyrkantsrör jämförs med nedböjningen för två sammansatta fyrkantsrör. Utrustningen monteras och testkörningar för de olika uppställningar utförs. I samband med montering och testkörning skapas en manual för handhavande av provningsutrustningen. Resultatet blir en full fungerande utrustning för utmattningsprovning av cykelram med en tillhörande manual och en dokumenterad riskanalys som underlag för CE-märkning av utrustningen. Hållfasthetsberäkningarna visar att nedböjningen för två sammansatta fyrkantsrör blir mindre än hälften så stor jämfört med nedböjningen för ett fyrkantsrör. / SMP Svensk maskinprovning in Umeå, which is a part of the Research Institutes of Sweden (RISE), plans to start performing bicycle tests. The test includes fatigue testing of the bicycle frame, which is performed in a fixture using a programmable control system, pneumatic cylinders and control valves. The assignment is to improve the equipment for the fatigue tests of bicycle frames and adapt it to today’s standard. First, the current standard for bicycles is studied and information about the software for programming the control system is collected. Then, an overall design of a fixture is designed and constructed with the help of computer aided design software. The production is done by Svensk maskinprovning in Umeå. Strength calculations for the deflection of square pipes are performed and the deflection for one square pipe is compared with the deflection for two composite square pipes. The equipment is assembled, and test runs for the various setups are performed. In connection with assembly and test driving, a manual is created for handling the equipment. The result is a fully functional equipment for fatigue testing of bicycle frames with an associated manual and a documented risk analysis as a basis for CE marking of the test equipment. The strength calculations show that the deflection for two composite square pipes is less than half as large compared to the average deflection for a square pipe.

Den här rapporten innehåller en analys av en cykelram tillverkad i träkomposit med hjälp av finita elementmetoden. En grupp studenter, utbildade inom finsnickeri, har utvecklat och tagit fram cykeln men behöver hjälp utifrån med den fortsatta utvecklingen av den.S yftet med det här arbetet är att skapa ett underlag som ligger till grund för förbättringar av cykelns geometri, genom att utvärdera nuvarande konstruktion. Underlaget skall även ligga till grund för att underlätta val av material. Materialdatan som tilldelats innehåller information om tre olika material med två olika tjocklekar, 3 och 4 mm. Då materialdatan inte tar träets fiberriktning i beaktande, har ingen hänsyn kunnat tas till att materialen egentligen är ortotropiska, vilket innebär att värdena är grova uppskattningar och vidare studier behövs för att fastställa noggrannare värden. Då uppdragsgivarna inte hade en fungerande Computer Aided Design-modell (CAD) gjordes en omkonstruktion och anpassning för att fungera med Finita Element Metoden-programmet (FEM). CAD-modellen konstruerades i Creo Parametric 3.0 och FEM-programmet som har använts är Creo Simulate.Då det inte går att simulera alla situationer som en cykel utsätts för, har fyra stycken lastfall valts ut. Lastfallen är tänkta att vara fall som inträffar relativt ofta men som även belastar cykelramen hårt, nämligen stöt i fram- och bakhjul samt cykling uppför sittandes och ståendes. Resultaten som presenteras i den här rapporten visar att nuvarande konstruktion med 3 mm tjocklek klarar de lastfall som har simulerats. Det resulterar i att tjockleken 4 mm, som är ett av alternativen, är onödigt tjock. Vidare utveckling bör instället fokusera på att välja materialstruktur utifrån önskade egenskaper. / This thesis contains an analysis of a bicycle frame made of wood composite using finite element analysis. A group of students, educated in carpentry, have developed and created a bike but needs help from third part to continue the development of it. The intention of this project is to create a basis as a foundation for future improvements on the bicycle geometry, by evaluating current construction. This basis shall also to be used when material is picked to ease the process. The material data which has been received includes information about three different materials with two variants of thickness, 3 and 4 mm. As the material data does not take fiber direction into consideration, no regard has been made to the fact that the materials actually are orthotropic, which mean further studies are required to determine more accurate values. Since the employer did not have a properly working Computer Aided Design-model (CAD), a reconstructed and adapted model to function in the Finite Element Analysis (FEA) environment was created. The CAD-model was constructed using Creo Parametric 3.0 and the FEA software used was Creo Simulate. Since it’s not possible to simulate all situations that a bicycle is exposed to, four load cases have been chosen. The load cases are intended to be situations that occur relatively often but also put the bike structure under a lot of stress, namely a bump in the front and back wheel and also climbing in and out of the saddle. The results presented in this thesis report show that the current construction with 3 mm thickness can endure the load cases without exceeding any limits. This concludes that that 4 mm thickness, which is an option, is unnecessary thick. Further development should instead be focused on choosing the proper material structure based on desired properties.