Första prototypen av min offset-sadelfäste blev inte så bra för jag hade tänkt fel. En kompis ska printa ut senaste försöket de närmsta dagarna så hoppas att det funkar bättre. Pga förskjutningen av vaggan och rotationen inte längre är mellan armarna så måste jag lägga dem omlott som komplicerar designen en del, och blir tyvärr en hel del tyngre också än första prototypen, men lättvikt är ändå inte högsta prioritet i det här projektet. Visar upp projektet i förtid nu igen, vet som sagt inte än om det faktiskt kommer funka. Pga att armarna ligger omlott blir det lite knepigt att pilla delarna på plats under sadeln, men jag tror det ska gå. Kommer snart få reda på det...
Jag har sen senast lärt mig FreeCAD lite bättre och Calculix FEM-simuleringar så istället för att testa varje del för sig som innan kan jag nu simulera sadelfästet färdigmonterat med en dummy-sadel och sadelstolpe. Har nu kört simulering av ett standard-sadeltest, och det visade sig att jag behövde biffa på fästet en del då, så största viktökningen kommer från det snarare än omdesignen.
FEM-bilden visar värstafallet med 640N kraft 25 mm från sadelns bakkant med sadeln maximalt bakåtskjuten vilket pga hävstång ger cirka 2500 N kraft på bakre armarna, överdelen och främre skruven får i princip ta upp all kraft. Den andra närbilden underifrån visar 640N fram istället som gör att underdelen och bakre skruven tar kraften istället. Färgskalan är satt till 250 MPa max.
Nu dimensionerar jag för max 200 MPa i grunden och tillåter upp till 250 MPa i stresskoncentrationer som är svåra bli av med. Stålet jag ska printa i ska klara 620 - 700 Mpa innan plastisk deformation. Jag vet inte vilken säkerhetsfaktor man brukar ha inom cykel för såna här komponenter, men tror det är mindre än 2,5 - 3 ggr jag kör med. Jag har dock inte råd att skicka in mitt fäste till ett testinstitut, och jag är ingen FEM-expert så litar inte 100% på mina simuleringar eller tolkningen av dem, och 3D-printat stål kan ha lite problem med porösiteter, så jag vill ha ganska hög säkerhetsfaktor.
Det går rita väldigt avancerat i FreeCAD, men det är en kamp, särskilt när man ändrar i sin modell. Det blir mycket arbete med att reparera sånt som går sönder. Största problemet är "topological naming problem", dvs om man t ex knyter en fillet till edge36, och så ändrar man objektet lite så det tillkommer en kant så indexeras alla kanter om och edge36 är helt plötsligt på ett annat ställe så filleten flyttar på sig, så man måste göra om den. Känner man inte till det här ser det ut som modellen bara spontant går sönder utan anledning, så förstår att många ger upp med FreeCAD ganska fort. Jag har dock minimerat användingen av fillets och andra saker som knyter till kanter (går göra rundningar på andra sätt än att använda fillet-funktionen), men man kommer inte bort helt från det, så det har inte gått att komma ifrån att jag får ägna mycket tid åt reparationsarbete när jag ändrat saker i modellen. Förut kraschade FreeCAD rätt ofta, men kör nu weekly build 0.20 och har haft väldigt lite problem med just krascher, även om det fortfarande händer så man bör inte slå av auto save-funktionen.
Det blir ännu mer kamp om man ska köra FEM-simuleringar på sin modell som jag gjort eftersom man då måste generera en simulerings-mesh och den processen skiter sig ofta, typiskt för att den tvingas göra en polygon/volym lite för spetsig nånstans ofta runt rundningar i modellen. Avancerade vridna, svepta och rundande former ökar risken för problem. Man måste då modifiera sin modell litegranna för att meshern ska klara av den (ibland behöver man inte ändra utseendet på modellen alls, bara sättet den byggs ihop på), och det är inte alldeles uppenbart alla gånger vad man behöver göra.
Det hjälper att ha hög upplösning på meshen och köra endast 1st order, men ändå kan man få dessa irrterande "ill-shaped tets"-fel. Krävs för övrigt hög upplösning på meshen för att man ska få pålitliga beräkningsresultat, särskilt om man kör 1st order. Viktigast är det att ha hög upplösning runt kontaktytor, men man får ändå räkna med att det blir orimliga stresskoncentrationer där så det kan vara bra att testa kontaktytorna separat med en enkel kraft på ytan direkt för att se hur den reagerar.
Jag har en gammal 8-kärning/16-trådad Intel Xeon som endast har 7700 poäng på cpubenchmark.net. Kör man FreeCAD vill man ha så kraftfull CPU som möjligt. AMD Ryzen 9 5950X har 46000 poäng, hade varit nice att ha en sådan. En FEM-simulering enligt tar på min dator cirka 30 sekunder att mesha, en minut att generera input-filen till Calculix och 15 minuter att simulera, sen ytterligare nån minut att visa resultatet.
Jag håller ju på en del med programmering själv så jag har kikat lite på FreeCAD-källkoden och projektet på Github, och faktiskt hunnit bidra med två små patchar (visade sig att meshern inte kör multitrådat vilket ju är rätt onödigt, mesh-tiden minskade från tre minuter till 30 sekunder med min patch. I övrigt är FreeCAD hyfsat bra på att utnyttja alla cores man har). Det finns en superstor patch på kö för att lösa mycket av topological naming problem vilket jag skulle säga är en av de viktigaste patcharna för FreeCAD på G just nu, tyvärr är det segt att få in pga den innefattar typ 10000 rader kod så det tar en del tid att granska...
www.onshape.com
. Tror mutterlösningen jag skissar på kommer funka, men det blir lite meckigare att ställa om sadeln. Skulle kunna ha en separat skruv för att dra ihop dem, kanske byter till det om det verkar vara fööör meckigt att ställa om efter jag testar nästa prototyp.
. Men även om det känns förargligt så är ju just för att kolla att jag tänkt rätt jag gör testprintar i plast innan jag beställer en svindyr metallprint, och det fångade ju designfelet. Nu tillbaka till ritbordet en stund och hoppas nästa prototyp blir bättre.
