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[知识介绍]转:骗人的车架(系统的回答了铝架比钢架颠的原理) [复制链接]

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只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2016-08-18
精彩观点:
车架强度/刚性=材料强度/刚性+几何强度/刚性
铝架为了保证强度,强化了几何,所以连带一起强化了刚性,所以颠。

1.有人云:低端钢架都是高碳钢的,虽然重,但是强度高,韧性高,舒适性好,如果不在意重量的话,很适合长途和休闲骑行,既便宜又好用。
很多人都听说过类似的话,甚至自己都这么说。实际上第一个逗号前就错了——全世界的低端钢架自行车,没有一辆是高碳钢的,也没有车叉是高碳钢的。那么高端车有高碳钢的?高端车更没有高碳钢的!一,高碳钢好像是廉价的代名词,实际上高碳钢并不便宜。二,想把高碳钢制造成车架并不是一件容易的事,高碳钢焊接性很差,又难以加工和成型,材料成本和工艺成本都高导致其不可能出现在低端车上,更不要说容易产生焊接缺陷影响强度等问题。三,高碳钢韧性不好,含碳量高的钢韧性都不会好。
还有人说自行车有用锰钢做的,锰钢常被用于制造弹簧和刀**具,lz实在想不出,车架要那么多锰有什么用。自行车界这种谣言简直不胜枚举。

2.【关于金属疲劳】
A.钢没有金属疲劳,铝有疲劳,所以钢架强度比铝架高。
B.钢的疲劳强度高,铝的疲劳强度低,所以钢架比铝架寿命长。
C.钢的疲劳极限高,所以小的力不足以超过疲劳极限,所以不参加疲劳累积,铝疲劳极限低,即使受了很小的力也疲劳累积,所以铝架寿命低。
A.B.C.看似一个比一个专业,越来越看不懂,实际上全是错的。也就是说前面说的所有话,都得不出钢架比铝架强的结论,甚至想当然地认为钢架比铝架强本身就是错的,【钢架不一定比铝架强,可能甚至更弱】这才是真相。
【解析】A.材料的疲劳是普遍存在的,绝不是钢不疲劳,铝疲劳。
B.材料的强度不等于车架的强度,也就是说,山珍海味能不能变成美味佳肴要看厨师的手艺,要看厨师有没有用心去烹饪。材料的性能要靠工程师设计成合理的几何形状来发挥,并且把正确的材料用在正确的地方上,之后,还要靠优秀的制造工艺来实现。作为自行车的使用者而非设计者,直接关心的就是车架的强度,而非车架材料的强度,材料强度高而车架强度低是完全正常的事。
C.零件的破坏都是由内部应力导致,不管受外力多大,只有其内部产生的应力大才会破坏,也就是说,我不管受多大力,我只关心产生多大应力,而这个应力又能对车架产生多大的影响。车架合理的几何结构设计可大幅度减小受外力时所产生的应力,把车架设计成合理的几何形状才是极为重要的事。疲劳极限等等问题,都应直接考察车架性能,越过车架谈材料是隔着锅台上炕做法。

3.关于自行车几何强度设计的问题:太多了,懒得贴。

4.【钢架的减震性是被错误夸大和错误理解的】——钢铁这种硬邦邦的东西,说它有很好的减震性,让橡胶充气轮胎情何以堪!现在似乎有个趋势,减震不减震,不靠轮胎靠钢铁。减震性能好的材料普遍具有弹性模量低的特点,也就是说,受力后变形量要大,比较柔软,受力后作用时间长,这样在冲量一定的情况下,时间越长,力越小。典型的就是橡胶、海绵这种比较柔软的东西。把橡胶、海绵做成和钢铁一样硬,你再看它还能减震不?钢的弹性模量是铝的三倍,刚性相当大,你说它减震?是不是以后把骑行裤、骑行手套里都垫一块钢板,这样更减震?有人说弹簧减震,弹簧是钢的,问题是弹簧是螺旋形的,车架是三角形的稳定结构,设计上就是想让它少变形少减震,偏说它非常减震,而且就靠它来减震——明知山有虎偏向虎山行。现在的钢架有比较大的减震性,不是因为其材料减震性好,主要的是现在的钢架,空前的软,因为现在的钢架过分的轻过分的薄过分的细,为了在重量上赛过铝,早已顾不上强度刚度,刚度低,自然变形量大,当然路感好,减震好。很多骑钢架车的人,普遍认为钢架车软这就是基本事实。铝架的颠、震,恰恰是其刚性强的真实体现。一般刚度和强度成正比,刚度大,强度也高,所以很多结论就比较明确了。

5.铝架、碳架、钢架、钛架大致可分为两个流派:以铝架、碳架为代表的【几何优势派】和以钢架、钛架为代表的【几何劣势派】——几何是车架的脉门,研究车架一定要研究几何,车架的强度、刚度、外观、舒适性,全在几何上。材料强度和几何强度双重构成车架强度,铝架、碳架的几何强度大幅度高于钢架、钛架。在几何优势排名:碳>铝>钛>钢,和密度相反,因为使用更多材料有利于强度,密度越小越能在重量允许的情况下使用更多的材料。

6:钛架是最坑人的东西。钛架是自行车领域中,低性价比,高价低质的典型代表。很多人觉得贵的东西好,一分钱一分货,钛架恰恰相反,它虽然贵,但却不好。钛合金的杨氏模量低,比较软,虽然强度达到钢的水平,但是钛明显软,这在几何劣势的情况下,必然导致钛架车软,比较泻力。人们花了很大代价把钛制造成车架,但却没有发挥出钛合金的许多优势,而钛的劣势又成为突出弱点,没有做到物尽其用。

8.【选车架要看造型和涂装】
买自行车主要看车架,看车架要看造型和涂装。车架这种东西,不要研究强度,好像每个人都会轻易把车架骑坏一样,买质量合格口碑好的品牌即可。关键是自己喜欢,适合自己,要看造型,看涂装。现代飞机的设计有一种说法,好看的飞机一定好用。这一点自行车也适用。楼主长期支持铝架,不支持钢架,为什么?因为钢架看起来就缺乏设计,而很多铝架从外形上就能看出设计者的匠心,看起来赏心悦目。这不只是视觉盛宴,更是心灵上的交流,铝架的外形就能满足我对强度的要求,契合了我的意愿,符合我对强度设计的认识,即使没骑车,我就能感受到它的性能。

9.【铝架和钢架的舒适性之争的真相】
铝架和钢架的舒适性问题,其核心是车架刚度的问题,不是材料的问题。关键一点就是前文所述的几何问题,铝架是几何优势架,钢架是几何劣势架。铝合金的强度低,所以其强度必然主要依靠几何结构加强,但几何对强度和刚度有双重协同的加强作用,也就是说几何强度提高,其刚度也必然提高,刚度的提高,舒适性必然减弱。铝合金只能强度刚度一起提高,而钢架不同,钢架可以只提高强度而不提高刚度,甚至可以减弱刚度。钢架是几何劣势架,它的强度主要靠钢材料自身性能保证,钢材的强度普遍很高,所以其强度不主要靠几何加强,或者说对几何结构不十分依赖,只要选用高强度的钢材即可提高车架强度。而依靠材料强度提高车架强度的同时,并不提高刚度,也就是说强度和刚度的提高并不协调,这就导致高强度低刚度,特别是在钢架求轻的过程中,强度虽然满足,但其刚度明显下降,舒适性被动提高。零件的设计首要满足的是强度条件,刚度条件在不严格的情况下可以放宽,甚至不考虑。所以钢架的舒适性,很可能是最初设计者无心插柳的意外收获,是被动获得的额外性能。
从材料到车架中间过程中大有文章可做,大有学问可讲,绝不是仅从材料学的角度就能得出“某某材料好,某某车架就好”的结论。
PS:这段楼主觉得原作者有未尽之处,请见26 28楼。


10.【钢材】
世界上的钢材有几百种,常见的至少也有几十种,钢材的强度、硬度、韧性等存在相当大的差异,唯独刚度都比较接近。所以如果说钢材的强度都很高、韧性都很好那就是错误的。有些钢材的强度并不比铝合金高,特别是制造车架的钢材都不是特别高强度的钢材,如果按传说ML30CrMo(美国牌号4130,这种材料的美国名字似乎比中文名更被人所知,这就是典型中国自行车领域缺少专家,普遍都是外行翻译外文,简单的拿来主义,这个中文名清楚地说明了其材料成分和种类——铬钼钢。)这种自行车里的顶级材料强度在整个钢材家族中也仅算是中等水平,虽然在常见的金属里属于比较高的强度。这里指出:不要信什么专利材料、独家材料,某某品牌独有的材料,把那些不成文的所谓独特材料记得倒背如流没有任何意义,即使某种材料和其他有别,无非是介于某种和某种之间,差异大同小异。从此引申开,不要相信【捷安特】所谓某某铝,某某顶级铝,都是6系铝,即使再强也不会超过7系铝,随便搞个名堂骗个外行小白而已。试问:顶级铝能比次顶级铝强多少?——说顶级和低级好像天壤之别,顶级和次顶级听起来差距就小,冠军和亚军能差多少?一分之差而落败是常有的事。

11.【钢架之重】
有人说,你看凤凰永久飞鸽那种老爷车,寿命多长啊,因为那是钢架的,钢架寿命长。我说,你咋不看它有多重?外行人把寿命归结于材料,内行却说:使用更多的材料总是有好处的。碳纤维那么厉害,都不敢做成那么细,尚且需占据几何优势之利,所谓的高强度钢也就是那么些强度,也可只手托天?铝合金材料作为后起之秀已经在我国普及,早已不是矮穷挫,其几何优势早已为其应用插上了高强度的翅膀。自行车发展到今天,求轻求快求帅是基本趋势,不允许倒退回去,以重量换强度。钢架的超轻,是大幅度牺牲几何强度换来的。【任何零件都是因为几何才有性能,没有几何就没有性能,材料的性能全在于几何的发挥。】——这是我们反复强调的。
这里提出:如果使用30CrMo这种钢材(铬钼钢有很多种,一定是这种比较强的又比较适合做车架的),那么钢架的重量须至少达到铝合金车架的【1.5倍】,才能达到和铝合金车架一样的强度,如果是其他强度比较低的钢材,至少要达到【2.5倍】。不达到这种重量比例关系就不能抵消掉几何强度差距,就不能抵消掉由于使用更少体积的材料和不甚合理的几何形状造成的强度上的削弱。这与国家规定电动车要达到一定重量,国际自联规定公路车不能低于6.8kg一样有意义。如果钢架比铝合金还轻,那么这种钢架如果不是作为收藏品,就不建议购买。
[ 此帖被ccboy85在2016-08-18 22:14重新编辑 ]
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只看该作者 148楼 发表于: 2017-06-23
这么长没看完,留下次看
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只看该作者 147楼 发表于: 2017-06-21
HELVETICA:看似专业,其实无法让人信服。
钢能做弹簧,铝能做弹簧?
车架性能当然和车架材料的性能正相关,楼主想当然的,把大家的认知当做材料性能唯一论。
软不是弹性,豆腐很软,弹性很小,太软的弹簧并不是最有弹性的弹簧。
 (2016-08-18 20:28) 

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只看该作者 146楼 发表于: 2017-06-19
回 viwer 的帖子
viwer:你拿弯折加工的钢丝来和车架做比喻,也真是搞笑了,车架并不需要弹性和能否弯折,要的是硬和轻量,综合来说,这点铝比钢要好,从你的头像就知道你是钢粉了,这种车除了价格贵,长途骑行舒适性等于零 (2017-06-19 22:32)

   就金属疲劳来说,那种差不多粗细的金属,不断完全弄直,哪个容易断,来判断金属疲劳,难道不浅显易懂,很直观?

    至于车架来说,我本人铝架的车也不少,崔克山地车,YRA062,PSL,还有一个被我卖掉的MUSL。对车什么材料我不介意,我只在乎这个车的外形我喜欢不喜欢,折叠是否方便,符合我胃口,当然骑行感觉也有,但是我觉得骑行的差异在车架相同或者类似的情况下,主要还是看配置的差异。

   就我个人来说,同样轮组尺寸的车,如果配置差不多,轮胎一样的话,差别真不大,所谓的弹性什么的,可以忽略了。

   差别大,是本身车因为折叠方式的不同,轮组大小的不同,配置的不同,轮胎的不同,才会给人各种不同的骑行感觉。

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只看该作者 145楼 发表于: 2017-06-19
回 sz_jerry 的帖子
sz_jerry:  那是你的理解,不是我的理解,傻子都知道钢比铝弹性好,这个在同样我举例儿时玩耍时候就知道的常识,我们都会用钢的铁丝做弹 弓架子,如果实在找不到,会用普通铁丝,多弯曲几道,再外面绕几圈来增加强度,铝丝的很脆弱,根本找不到合适的材料,弹性更不用说了。 (2017-06-19 21:58) 

你拿弯折加工的钢丝来和车架做比喻,也真是搞笑了,车架并不需要弹性和能否弯折,要的是硬和轻量,综合来说,这点铝比钢要好,从你的头像就知道你是钢粉了,这种车除了价格贵,长途骑行舒适性等于零

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只看该作者 144楼 发表于: 2017-06-19
回 viwer 的帖子
viwer:因为你不看,所以就想当然了,象你这样的理解,把钢做成铝架一样的车,肯定会比铝更硬,更癫,但重量要重得多,为什么不用钢而用铝呢,钢难道比铝贵了? (2017-06-19 21:54) 

  那是你的理解,不是我的理解,傻子都知道钢比铝弹性好,这个在同样我举例儿时玩耍时候就知道的常识,我们都会用钢的铁丝做弹 弓架子,如果实在找不到,会用普通铁丝,多弯曲几道,再外面绕几圈来增加强度,铝丝的很脆弱,根本找不到合适的材料,弹性更不用说了。

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只看该作者 143楼 发表于: 2017-06-19
回 sz_jerry 的帖子
sz_jerry:   开始仔细看,以为真是高人。
   看到关于钢跟铝的金属疲劳问题,我还真的大跌眼镜了。我小时玩的时候,不止一次的喜欢把铁丝跟铝丝弄断,想把铁丝弄断要不断完全拉直很多下才会断,铝丝则特别容易,三下五除二就搞定。钢丝,就是自行车辐条,哈哈,几乎靠 .. (2017-06-18 11:02) 

因为你不看,所以就想当然了,象你这样的理解,把钢做成铝架一样的车,肯定会比铝更硬,更癫,但重量要重得多,为什么不用钢而用铝呢,钢难道比铝贵了?

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只看该作者 142楼 发表于: 2017-06-18
   开始仔细看,以为真是高人。

   看到关于钢跟铝的金属疲劳问题,我还真的大跌眼镜了。我小时玩的时候,不止一次的喜欢把铁丝跟铝丝弄断,想把铁丝弄断要不断弯曲再拉直很多次才会断,铝丝则特别容易,三下五除二就搞定。钢丝,就是自行车辐条,哈哈,几乎靠小孩的手就不大可能弄断了。

   这个难道不是最简单的金属疲劳测试?

  所以就没必要再看楼主的长篇大论了。
[ 此帖被sz_jerry在2017-06-19 21:59重新编辑 ]
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只看该作者 141楼 发表于: 2017-06-17
这么简单,拿钢和铝对砍不就有结论了吗

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只看该作者 140楼 发表于: 2017-06-16


用竹子做的自行车非常坚固,甚至可以骑着它环游世界。卡丽娜和提姆·珀瑟尔骑着他们的竹制自行车,从德国汉堡出发一路骑到了中国的成都。这种由加纳和德国社会企业联合生产的自行车实现了12000公里无故障行驶。

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只看该作者 139楼 发表于: 2017-06-14
随便玩玩
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只看该作者 138楼 发表于: 2017-06-13
我很好奇,钢架不能和铝架一样的几何么?

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只看该作者 137楼 发表于: 2017-06-09
像caad12车架和雷诺985管材、鸽子xcr管材制成的车架,按楼主的说法其实就是不能骑上路只能在家里放着的废物。
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只看该作者 136楼 发表于: 2017-06-04
楼主完全正确!

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只看该作者 135楼 发表于: 2017-06-01
     7哪去了~?

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只看该作者 134楼 发表于: 2017-05-31
谢谢,学习下。

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只看该作者 133楼 发表于: 2017-03-12
碳架才是最适合做竞赛车架,钛或钢适合做旅行车或复古收藏用
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只看该作者 132楼 发表于: 2017-03-11
思维混乱啊,数据是数据感觉是感觉,钛合金和钢架的主要亮点在于一定的性能加特殊的工艺,铝架加工容易一些更适合广泛装备,碳则发展前景更大的材料,即使是抗剪力差在未来也可以通过类似骨结构的打印方式来解决,总之是各有千秋的,并没什么什么比什么更有价值的说法,这想法本身就很陋

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只看该作者 131楼 发表于: 2017-03-10
很好的讨论帖!

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只看该作者 130楼 发表于: 2017-03-03
下载了,把字搞大了再看
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只看该作者 129楼 发表于: 2017-02-28
至少几何带来的差异远大于材料这一点没说错
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只看该作者 128楼 发表于: 2017-02-26
回 tommot218 的帖子
tommot218:正想组一个700C旅行车,琢磨是铝还是钢。看完列位的评论,瞬间懵比[表情]  (2017-02-26 21:48) 

其实可以这么理解,比如钢条可以弯180度还能弹回去,铝条弯90度就永久变形了,所以铝架一定要设计成在这个变形范围内的,而钢架容许的变形更大,变形小的就会把更多的路面起伏传递到身上,就会更颠,所以铝架更颠

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只看该作者 127楼 发表于: 2017-02-26
正想组一个700C旅行车,琢磨是铝还是钢。看完列位的评论,瞬间懵比

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只看该作者 126楼 发表于: 2017-01-26
回 HELVETICA 的帖子
HELVETICA:看似专业,其实无法让人信服。
钢能做弹簧,铝能做弹簧?
车架性能当然和车架材料的性能正相关,楼主想当然的,把大家的认知当做材料性能唯一论。
软不是弹性,豆腐很软,弹性很小,太软的弹簧并不是最有弹性的弹簧。
 (2016-08-18 20:28) 

对啊 从开头看就觉得不像很专业的样子 说了一堆不可能用高碳钢——你这么懂 为什么就是不说低端车到底是用的什么钢

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只看该作者 125楼 发表于: 2017-01-26
反正我不是直接坐在钢、铝、钛上
2021年要多骑车。
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只看该作者 124楼 发表于: 2017-01-26
好不容易看完了貌似明白了什么,看完评论我发现我什么都不明白

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只看该作者 123楼 发表于: 2016-09-29
铝不能变形,变形就回不来,钢在弹性模量范围内变形可回来。
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只看该作者 122楼 发表于: 2016-09-29
纠结那么多,实际骑车的时间能有多少。。。
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只看该作者 121楼 发表于: 2016-09-29
看完了,有点道理,也有点歪理

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只看该作者 120楼 发表于: 2016-09-27
关于材料,只能是:嘘,憋索话,用心去感受,止道啵
醉后不知天在水,满船清梦压星河。为君唤雪梅花天,握手一笑三千年。