Pues es interesante eso que preguntas, aunque excede un poco el marco inicial. Mucha gente no tiene claro cómo es el trabajo de un ingeniero de diseño, y por desgracia (o por culpa de la Universidad, vamos) esto incluye a muchos estudiantes de ingeniería, que no llegan a conocer cómo se trabaja realidad hasta acabada la carrera.
Resistencia de materiales y estructuras no es mi campo, pero las cosas son muy parecidas en todos los campos. En la carrera te forras a estudiar cosas teóricas y te obligan a resolver unas ecuaciones horribles para aprobar. Pero luego en la vida real nadie resuelve esas ecuaciones, lo que se utilizan son tablas y gráficas que aproximan y simplifican esas soluciones, y la herramienta matemática más avanzada que usan en su vida muchos- muchos- muchos ingenieros es una hoja EXCEL.
Como ejemplo muy simplón, pero ilustrativo, pongo un par de enlaces donde puedes ver el "formato" típico de esas tablitas y gráficas en temas que enlazan con tu pregunta de la bici: cálculo de fatiga (
https://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn217.html ) y de resistencia de soldaduras (
https://ingemecanica.com/tutorialsemanal/objetos/tutorial46.pdf ). Míralos en diagonal, obviamente es solo para que veas la pinta de las "herramientas" del ingeniero. Ni he mirado si el contenido es bueno.
Estos ejemplos corresponden un poco a ingeniería de hace 20 años. Hoy es es diferente, incluso más fácil. En vez de aproximar los formulones horribles, lo que se hace es que los resuelva un ordenador. Hay mil programas, buenos y malos, gratis y de pago, que simulan y calculan prácticamente todo: aerodinámica, mecánica, materiales, termodinámica, ... la leche. Bien es verdad que si los usas sin saber es muy fácil meter la pata.
Por último, todo lo que has calculado, bien sea en la versión manual histórica, o con el super-software de hoy en día, lo pruebas en la práctica y no funciona. Siempre falla. Algo te has olvidado, has aproximado lo que no debías, los materiales no eran los previsto,
las soldaduras eran chapuceras, ... A pesar de que se dejan márgenes de seguridad amplios por esas cosas, la cagas. Así que toca repetir el ciclo diseño/ensayo unas cuantas veces, lo cual significa experiencia+ tiempo+ dinero, y por eso un fabricante grande y serio tiene mucha ventaja.
PS. ¿Y por qué en la Universidad no enseñamos a los alumnos a ENTENDER las cosas y herramientas prácticas, en vez de resolver problemas estúpidos e irreales que no ayudan a entender nada? Porque
Spain is different, señora. Aunque bastantes lo vemos claro, reorientar la docencia hacia algo más parecido a la formación anglosajona es MUY complicado. Y para ser justo, tampoco todas las universidades son iguales.
Me he salido un poco off-topic, es que me has tocado una fibra sensible.