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素材の特性 振動減衰能

自転車に使われている素材の特性について,少し調べてみました.
ヤング率,引張強さは,「理科年表」から,
固有減衰能は,「材料の振動減衰能データブック」の付表1から引用しました.

クロモリ(クロムモリブデン鋼)
クロムモリブデン鋼にもいろいろありますが,代表的なクロムモリブデン鋼SCM440は,
鉄に0.4%炭素,1.0%クロム,0.25%モリブデンを添加した合金.
密度 7.8 g/cm^3
ヤング率 (200GPa)
引張強さ 980MPa
固有減衰能 0.15


アルミ合金
合金元素を添加しない純アルミを構造物に使うことはほとんどなくて,
構造物に使われているアルミは,ほぼ全てアルミ合金.
ただ,アルミ合金にもいろいろあって,代表的な合金の1つは,
A2017という,アルミに4%銅,0.6%マグネシウム,0.5%シリコン,0.6%マンガンを添加したジュラルミン
密度 2.8 g/cm^3
ヤング率 69GPa
引張強さ 355MPa
固有減衰能 0.25


チタン合金
チタンも,通常は合金元素を添加したチタン合金が使われます.
代表的なのは,チタンに6%アルミ,4%バナジウムを添加した合金.
密度 4.4 g/cm^3
ヤング率 106GPa
引張強さ 980MPa
固有減衰能 0.5


比較してみると,固有減衰能はクロモリはアルミ合金にくらべて低いです.
つまり,材料そのものの振動吸収性はアルミ合金の方がクロモリより優れています.

実際に自転車に使用されているアルミ合金は,A2017ではないため,
上記の値を直接比較することはできないのですが,
クロモリの値と比較するための参考値として使用することに問題ないと思います.

なので,一般的に言われている,
クロモリのフレームの乗り心地はアルミに比べてしなやかであるというのは,
使用されているパイプの形状によるといえます.


その一方で,チタン合金というのはクロモリやアルミ合金と比較して,
かなり自転車の素材として優れていることがわかります.

引張強さがクロモリと同じくらいなので,かなり強度特性が優れています.
それに加えて,固有減衰能が数倍も大きくて,振動吸収性に優れています.



なんか,チタンが魅力的に思えてきましたが,
次買うとしたら,私はカーボンですね.

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Author:amanox
2008年1月右肘骨頭骨折
2008年8月抜釘
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