粘弹性阻尼缓震 ｜ Faserwerk碳纤维车把Rockstock
2020年12月01日 13:35 来源：轮火竞赛 作者：ARC8
Faserwerk成功在Rockstock碳纤维车把中加入粘弹性材料层，大幅降低震动。这根宽度800mm、重量仅为189g的车把，通过了最严格的测试。
Rockstock车把不仅是我们生产的第一款车把，还是市场上第一款加入了粘弹性材料的车把，可以有效降低震动。下面是关于Rockstock的一些数据。
800mm款
20mm抬升
9°后掠
6°上翘
31.8mm管径（夹环处）
189g
199瑞士法郎/欧元/美元
这是不错的数据，而我们还没开始介绍减震方面的性能。
在我们开始走进材料堆叠和缓震的世界之前，我们首先要谈谈设计。设计一根山地车把看起来很简单，但事实并非如此。我们选择了9°后掠和6°上翘，因为这对越来越宽的车把来说，是最自然的角度。车把管径从两端的22.2mm自然过渡到中间的31.8mm，是决定其重量和强度的关键。我们没见过有谁不想要一根刚性更高的车把。车把的设计似乎没什么难度，但测试表明，车把的几何造型依然是高品质的关键。
堆叠从简单的FEA开始，通过Femap完成。给定管壁厚度，我们可以了解到车把上的压力分布和方向。
在这些分析的基础上，我们可以通过Laminate Tools开始一层一层地对材料堆叠进行设计。
每层材料包裹在模具之后，我们对其弯折情况进行观察，看看有没有出现过度弯折，可能会引起碳纤维之间的皱褶或空隙。这要视乎你从哪里开始，还有包裹的方式。我们可以在Laminate Tools里面建模。如果我们要通过某个路径进行补强，也可以通过Laminte Tools模拟，就像图中所示。这样的有限元分析，如果没有Laminate Tools这样的软件，是无法实现的。
确立好堆叠方案之后，我们可以分析各种方面，比如重量、堆叠层数、厚度或者在某个特定部位的碳纤维方向，等等。
堆叠方案可以直接通过FEA进行模拟，再加上其他传统FEA不具备的工具。储备系数图很快就能告诉我们离合适还差多少。
找到失效的元，建立该层的受力显示图，就能看到那些层可以承重，那些不能。这不一定是一样的，一个没有负载的层同样会因为不合适的碳纤维排列方向而出现失效。这样的分析也比用实物测试得到的信息更多。如果在测试中遇到问题，那么回头在Laminate Tools里面可以更好地搞明白发生了什么事情。
在确定失败的原因之后，修改叠层并进行模拟是在几分钟内完成的，与创建一个新的真实样品的耗时相比，这是一个很大的差异。Rockstock经过三次样品迭代就确定了下来，和它的参数一样让人惊讶。
碳纤维车把有一个地方经常被提及：缺乏舒适性。这正是我们要加入缓冲层的原因。我们测试了许多不同的材料和方法。最终，我们找到了一种可以大幅提高缓震能力，不会降低强度，同时只需要增加5g重量的方案。在堆叠中加入粘弹性材料。
和所有缓冲材料一样，粘弹性层将动能转化为热能。更具体地说，当这层材料在受到压力形变的时候，层间剪切力会让缓冲层形变。没有阻尼的弹簧会把力反弹回去，而缓冲层则会不会，会通过内部摩擦转化为热能。我们找出层间剪切力最大的区域，便可以最大地利用这些缓冲材料。我们已经有了FEA模型，所以很容易就能找到我们想要的。
那么，这是如何让Rockstock和一般的没有粘弹性缓冲的碳纤维车把区别开来的呢？受到冲击后，你的车把会形变，然后反弹回来。如果没有阻尼的话，他会一直震动。碳纤维车把会自带一些阻尼。有了粘弹性阻尼层，车把的阻尼加倍。听起来使用效果也跟着加倍，但实际上我们得到的远比这个更好。下面这张图展示了车把对冲击的反应。有了粘弹性阻尼（黑色曲线），冲击引起的震动基本上在0.3秒内就会消失。同样的条件，普通碳纤维车把（红色曲线）则在一秒后仍有明显的震动。
我们已经了解了关于缓冲和阻尼的物理原理，那么这对骑行有什么帮助呢？想象一下，你在骑行途中遇到了猛烈的冲击。你的车把会有大幅的形变，根据我们的测试，幅度可以超过20mm。这是好事情，因为这会让你的骑行更顺畅，还有代表你的车把还没有断。但接下来发生的事情就不是那么好了。没有阻尼的情况下，你的车把会持续震动一段时间。在双手和车辆之间的持续震动，肯定不是什么好事情。回想一下刚才的曲线图。有粘弹性阻尼的话，震动会在0.3秒内消失。没有的话，震动会持续一秒钟。如果你正在以36km/h的速度前进，这意味着你将有10米的路程无法很好地控制住车把。
过多的震动会带来不适，甚至是伤病，正如Lewis Krikwood在另一篇文章中所说的那样。你的双手会像粘弹性阻尼层一样把震动吸收掉，但这意味着什么？你的身体来吸收这些车把传来的能量。这有机会导致手臂酸痛、握把力量下降、手掌麻痹甚至关节发炎。给车把增加缓冲，可以让你骑得更舒服、更远，而你的朋友们则需要让双手歇一会儿。
测试
关于山地车车把的承受冲击性能方面没有ISO国际标准，感觉有点不负责任。BMX就有，是10kg的重物从500mm高处释放，砸向车把末端（看车把能否承受得住）。这个标准挺严格的，不过Rockstock可以承受两倍的考验，并且重量只有189g。
请通过ARC8官网或经销商购买Rockstock车把。
请勿转载！版权疑问：876048124@qq.com
网友评论
已经有9条评论
已经有0条评论