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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 倒序阅读 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 沙发  发表于: 2016-08-18

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只看该作者 板凳  发表于: 2016-08-18
小布的钢管厚得一逼,但是路感还是比铝架好

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只看该作者 地板  发表于: 2016-08-18
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只看该作者 4楼 发表于: 2016-08-18
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只看该作者 5楼 发表于: 2016-08-18
没看完...喜欢什么买什么,不是pro不讲究

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只看该作者 6楼 发表于: 2016-08-18
钛布钢布各一辆,我自己觉得钢布骑得略舒服,不过考虑到重量,我还是会选钛

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只看该作者 7楼 发表于: 2016-08-18
坐沙发的放开那根线管!

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只看该作者 8楼 发表于: 2016-08-18
好像公吧好久以前看过

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只看该作者 9楼 发表于: 2016-08-18
是不是来自贴吧psb888之类的人?
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只看该作者 10楼 发表于: 2016-08-18
减震的问题,结构减震比材料减震好,行程大,阻尼效应好,纯材料只能算添头,最简单的实现是很广泛的充气轮胎,再专业点有各种减震器,都是为了这两点

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只看该作者 11楼 发表于: 2016-08-18
老问题   我觉得还是铝架比较适合我

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争取2022年收台鸟3

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只看该作者 12楼 发表于: 2016-08-18
来自平把公路吧,拜读过了

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只看该作者 14楼 发表于: 2016-08-18
楼主的论调也没比楼主批判的论调高明到哪里去

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只看该作者 15楼 发表于: 2016-08-18
我去,完全不知道是对是错

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只看该作者 16楼 发表于: 2016-08-18
钢架玩的是颜值和情怀,谁还真拿去路上颠或比性能啊

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腿力不够,逼格来凑

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只看该作者 17楼 发表于: 2016-08-18
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。

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只看该作者 18楼 发表于: 2016-08-18
没有一点是说管材连接的,也没有提管型,所以这不过是一篇垃圾而已,靠几个似是而非的名词忽悠,看着好像很有道理,然而看完你又什么都没吸收到。

喂,消防队吗?我家火灾,你快来啊…

你家哪里?

我家厨房。

不是,我是问怎么去?

你不是有消防车吗?


每一句都是事实,却每一句都没有意义。

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只看该作者 19楼 发表于: 2016-08-18
萝卜白菜各有所爱,爱谁谁最棒

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只看该作者 20楼 发表于: 2016-08-18
.........并没有解答标题……

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只看该作者 21楼 发表于: 2016-08-18
我没看完。。。。

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只看该作者 22楼 发表于: 2016-08-18
???????
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只看该作者 23楼 发表于: 2016-08-18
aabx:没有一点是说管材连接的,也没有提管型,所以这不过是一篇垃圾而已,靠几个似是而非的名词忽悠,看着好像很有道理,然而看完你又什么都没吸收到。
喂,消防队吗?我家火灾,你快来啊…
你家哪里?
....... (2016-08-18 20:35) 

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只看该作者 24楼 发表于: 2016-08-18
我最近发现钢铝之争我是被骗的那一方,除非有足够的证据,我不再相信任何论坛上观点。
是啊,我看到了太多的观点,楼主里面有分析,受用了。有一点我是可以肯定的,不是卖得贵的东西就是好东西,因为物以稀为贵,绝不是物以优为贵。
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只看该作者 25楼 发表于: 2016-08-18
很久以前自行车还要凭票购买的时候  是有锰钢车架的
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只看该作者 26楼 发表于: 2016-08-18
这篇文章最大的功劳,就是启发了我们,还有几何带来的影响。

举一个杆被弯曲的例子,被弯曲的时候,要靠应力克服外力,内侧被压缩,外侧被伸张,管越粗应力的力矩越长,所以力越小,所以形变越小,弯曲角度=(被压缩的距离+被伸张的距离)/管直径,粗管的分母大分子小,所以弯曲的少。对于整体来说,就是形变小。

所以粗管越粗,形变越小,形变小就是缓冲少,不就等于不舒适吗。
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只看该作者 27楼 发表于: 2016-08-18
回 轮下柏油路 的帖子
轮下柏油路:作为一名机械从业人员,文中有些观点可取,但是有些论断是作者杜撰出来的,甚至于出现了非常不专业的东西,如「零件破坏都是由内应力导致,不管外力多大,只有内部应力大才会产生破坏」,写这文章的人的专业基础很成问题!
 (2016-08-18 21:00) 

物理科班表示不服。
原作者说的是内部应力,还是说的应力,而不是内应力。
物体受外力,必然产生应力抵抗,讨论形变,肯定要说应力,作者完全正确。
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只看该作者 28楼 发表于: 2016-08-18
26楼是个模型说明,实际的情况,可能是:
如果是同一种材料,粗一倍的粗管和细管,要控制形变一样多,细管就需要加厚一倍管壁。这时{弯曲角度=(被压缩的距离+被伸张的距离)/管直径}  这个公式中,形变距离一样,但是管直径粗一倍,所以算下来弯曲角度少一半。

此时粗管细管重量一样,应力力矩一样,弯曲角度粗管少一半,再一折算,这不就是整体强度、刚性分别高一倍吗。

而作者这段,是没说清楚的,没有论证,完全是想当然。
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。


所以一个结论:在不考虑风阻的情况下,几何形状越粗壮,强度和刚度越优。要拉的粗壮,同样重量当然是密度低的占优,所以结构强度,碳》铝》钢。
其实钢架和28大杠时代不一样,已经在变粗壮了,但是胖不过铝。

好了,作者没说清楚的,“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”,我说清楚了。
[ 此帖被ccboy85在2016-08-19 00:16重新编辑 ]

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只看该作者 29楼 发表于: 2016-08-18
我最喜欢你这样一本正经胡说八道的样子。。。