Fatigue Assessment of CUB 110 Motorcycle Chassis

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5944/ribim.29.2.45964

Keywords:

Endurance, Fatigue, Chassis, Motorcycle

Abstract

Following the occurrence of fatigue failures in CUB 110 motorcycle chassis manufactured in Argentina,
comprehensive studies have been conducted as part of a safety project aimed at establishing homologation
requirements that will impact local production control and component testing protocols. The absence of standardized specifications for motorcycle components, coupled with limited local engineering capabilities, presents significant challenges in the industry. This study employs a calibrated finite element model of the motorcycle-rider system to
calculate dynamic responses under various riding conditions. The primary challenge lies in accurate load determination, which requires analysing the fatigue life of the chassis across different road categories characterized by specific roughness parameters and driving speeds. These parameters are derived through limiting comfort and safety assumptions.
A similar analytical framework is applied to evaluate performance over deterministic road events, including
potholes, bumps, speed humps, and other traffic calming measures. The results demonstrate that operating the motorcycle on standard roads does not compromise fatigue life, even under extremely severe conditions. This conclusion applies to the standard CUB 110 chassis design utilizing locally sourced carbon steel grade 1010. However, intensive driving over deterministic road obstacles can significantly reduce the chassis fatigue life to only a few years. This
limitation can be mitigated by implementing SAE 1118 steel specifications, which provide adequate safety margins even under unusually harsh operating conditions. The findings provide critical insight for establishing appropriate material specifications and design requirements for motorcycle chassis manufacturing in Argentina, contributing to improved safety standards and regulatory frameworks for the local motorcycle industry.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

José Enrique Stuardi, Dr.-Ing.

Ingeniero Mecánico Electricista egresado de la Universidad Nacional
de Córdoba, Argentina y Doctor en Ciencias de la Ingeniería egresado de la
Universidad Técnica de Berlín, Alemania. Se desempeña como consultor en
el Área de Vibraciones Mecánicas en el ámbito civil y mecánico. Es
representante de Gerb Schwingungsisolierungen GmbH teniendo a cargo
proyectos asociados con dinámica estructural y control de vibraciones en
cañerías, edificios, máquinas pesadas, puentes, etc. Es Profesor Titular
concursado en la Cátedra Vibraciones Mecánicas y Dinámica de Máquinas
en la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la Universidad
Nacional de Córdoba. Además, es Docente Investigador participando en
diversos proyectos de investigación en el área de la ingeniería mecánica.
Cuenta con numerosas publicaciones en revistas internacionales con
referato y presentaciones en congresos nacionales e internacionales. Las líneas de investigación son: a)
Seguridad de los sistemas de distribución de gas y su entorno. b) Análisis estructural estático y dinámico de componentes mecánicos mediante simulación numérica y técnicas experimentales.

Guillermo Chiappero

Ingeniero Mecánico Electricista egresado de la Universidad Nacional
de Córdoba, Argentina y Magister en Ingeniería egresado de la Universidad
Nacional del Sur de Bahía Blanca, Argentina. Ha desarrollado su
actividad profesional en empresas de procesos y de energía tales como
Alto Paraná SA y ABB SA. Además, ha realizado consultoría a
empresas de diversos rubros en temas de vibraciones mecánicas en
máquinas rotativas y en problemas asociados a la dinámica
estructural. Es Profesor Adjunto concursado, en la Cátedra
Vibraciones Mecánicas y dinámica de Máquinas para la carrera de
Ingenierías Mecánica en la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y
Naturales de la Universidad Nacional de Córdoba. Además, es Docente
Investigador, en el marco del Programa de Incentivos a docentes investigadores de Universidades Nacionales
de Argentina; participando en diversos proyectos de investigación en el área de la ingeniería mecánica.
Cuenta con publicaciones en revistas con referato y presentaciones en congresos nacionales e
internacionales. Las líneas de investigación son: a) Seguridad de los sistemas de distribución de gas
y su entorno. b) Análisis estructural de componentes mecánicos, utilizando simulación numérica
y técnicas experimentales.

Alejandro Giuduci

Ingeniero Mecánico Electricista egresado de la Universidad Nacional
de Córdoba, Argentina y Magister en Dirección de Empresas egresado de
la Universidad Católica de Córdoba, Argentina. Ha desarrollado su
actividad profesional en empresas de distribución y transporte de
gas, tales como Gas del Estado S.E. y Distribuidora de Gas del
Centro S.A. de Argentina. Además, trabajos de consultoría a
empresas constructoras en el desarrollo de proyectos de
instalaciones específicas para la provisión de gas. Es Profesor Titular
concursado, en la Cátedra Cálculo Estructural II, para las carreras de
Ingenierías Mecánica, Mecánica Electricista y Aeronáutica, en la
Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la Universidad
Nacional de Córdoba. Además, es Docente Investigador, en el marco del Programa de Incentivos a docentes investigadores de Universidades Nacionales de Argentina; participando en diversos proyectos de investigación en el área de la ingeniería mecánica. Cuenta con publicaciones en revistas con referato y presentaciones en congresos nacionales e internacionales. Las líneas de investigación son: a) Seguridad de los sistemas de distribución de gas y su entorno. b) Análisis estructural de componentes mecánicos, utilizando simulación numérica y técnicas experimentales.

References

[1] Cossalter, V., Motorcycle Dynamics, segunda edición, Lulu ed. (2006)

[2] Craig, R.R., Kurdila, A.J., Fundamentals of Structural Dynamics, New Jersey, Wiley & Sons. Inc. (2006)

[3] Foale, T., Motorcycle Handling and Chassis Design, España, Tony Foale Designs (2012)

[4] Petrone, N., Saraceni, M., “Field Load Acquisition and variable amplitude fatigue testing on maxi-scooter motorcycles”, Frattura ed Integrità Strutturale, 30, 226-236 (2014)

[5] Tuluie, R., Ericksen, G., “Racing Motorcycle Design Process Using Physical and Virtual Testing Methods”, SAE Technical Paper, 2000-01-3576 (2000)

[6] Mauro, L., Meneghetti, G., Petrone, N., “Structural analysis and fatigue life prediction on a welded tubular motorcycle frame”, Virtual prototyping today: industrial impact and future trend, Bergamo, 341-352 (2002)

[7] Zhang, L., Lu, C., Kiet, T.A., “Fatigue Analysis of a Motorcycle Frame System Based on a Road Test and the Finite Element Method”, Materials Science Forum, 773-774, 842-850 (2013)

[8] Stuardi, J., Chiappero, G., Giudici, A., “Calibración de Modelo Dinámico en Sistema altamente no lineal mediante Mediciones Experimentales”. Revista Mecánica Computacional, Asociación Argentina de Mecá-nica Computacional, XXXIX, 623-632 (2022)

[9] ISO Standard 5982, “Mechanical vibration and shock, Range of idealized values to characterize human biodynamic response under whole-body vibration”, International Standardization Organization, Geneva, Switzerland (2019)

[10] Fairley, T.E., Griffin, M.J., “A test method for the prediction of seat transmissibility”, Society of Automo-tive Engineers International Congress and Exposition, SAE Paper 860047, 24-28 (1986)

[11] Griffin, M.J., Handbook of Human Vibration, ISBN 0-12-303040-4, Academic Press (1990)

[12] Patten, W.N., Sha, S., Mo, C., “A Vibrational Model of Open Celled Polyurethane Foam Automotive Seat Cushions”, Journal of Sound and Vibration, 217(1), 145-161 (1998)

[13] ISO Standard 8608, “Mechanical vibration - Road surface profiles - Reporting of measured data”, Interna-tional Standardization Organization, Geneva, Switzerland (2016)

[14] Dodds, C.J., Robson, J.D., “The description of road surface roughness”, Journal of Sound and Vibration, 31(2), 175-183 (1973)

[15] Andrén, P., “Power spectral density approximations of longitudinal road profiles”, International Journal of Vehicle Design, 40, 1-3 (2006)

[16] MEE/158/3/1 “Proposals for generalized road inputs to vehicles.” BSI 72/34562, British Standard Institution (BSI), London, UK (1972)

[17] ISO Standards 2631-1, “Mechanical Vibration and Shock-Evaluation of Human Exposure to Whole Body Vibration, Part 1 General Requirements”, International Standardization Organization, Geneva, Switzerland (1997)

[18] Mücka, P., “Proposal of road unevenness classification based on the road elevation spectrum parameters”, J. Test. Eval., 44(2), 930-944 (2016)

[19] Smith, S., Digital Signal Processing, Elsevier Science (2003)

[20] British Standard BS6841, “Measurement and evaluation of human exposure to whole-body mechanical vibration and repeated shock” (1987)

[21] Dowling, N.E., Mechanical Behavior of Materials, Cuarta Edición, Pearson (2013)

Published

2025-10-31

How to Cite

Stuardi, J. E., Chiappero, G., & Giuduci, A. (2025). Fatigue Assessment of CUB 110 Motorcycle Chassis. Revista Iberoamericana de Ingeniería Mecánica, 29(2), 39–62. https://doi.org/10.5944/ribim.29.2.45964

Issue

Section

Articles