I detta examensarbete undersöks hur ett gantrysystem konstruerat i stål påverkas hållfasthets- och vibrationsmässigt av en längre räckvidd, samt hur en lösning skulle kunna konstrueras i ett alternativt material för ovanstående goda egenskaper. Arbetet är utfört på ett företag, vilket är världsledande inom tillverkning av industrirobotar samt el- och servomotorer. Gantrysystemet är ett system som har i uppgift att förlänga en svetsrobots arbetsområde i upp till tre dimensioner. Svetsroboten monteras på gantrysystemets ena axel och kan med dess hjälp förflyttas och arbeta kring svetsobjektet. Gantrysystemet har idag en begränsad räckvidd som önskas förlängas med 1m i ena riktningen, kallad x-riktningen. Balken som önskas förlängas kallas för x-balken. Dagens konstruktion har problem med vibrationer som uppstår under drift, vilka främst uppkommer vid hastiga inbromsningar. Vibrationerna medför väntetider för svetsroboten, då vibrationerna måste dämpas ut så att svetsroboten är i stabilt tillstånd då den fortsätter att svetsa. Syftet med detta examensarbete är att ge gantrysystemet en ökad prestanda genom att möjliggöra ett större arbetsområde för svetsroboten och alternativt i framtiden en högre transporthastighet. Dagens gantrysystem är en stålkonstruktion men önskas kunna konstrueras i ett alternativt material för att bredda konstruktions- och designmöjligheterna. För att besvara examensarbetets problemformulering har statiska FEM-analyser och frekvensanalyser utförts i Solidworks, samt enklare modellering i form av Single Degree of freedom system. Kompositmaterial har studerats som alternativt material, då materialtypen var ett önskemål från företagets sida samt utefter undersökningar har ansetts som lämpligt för sitt ändamål. Två kompositkoncept har resulterats, vilka har använts för att besvara problemformuleringen. Slutsatser från arbetet är att en förlängd x-balk i stål förvärrar vibrationsproblemen i olika grad beroende på studerat system medan hållfastheten inte försämras i någon större skala. En kompositbalk anses ha potential att uppnå hög hållfasthet och god vibrationsdämpning. Dock har inte kompositkoncepten visat sig vara lika styva som stålbalkarna och därmed har inte en förbättring av vibrationsmotståndet kunnat säkerhetsställas genom metoderna använda i detta arbete. Författaren av detta examensarbete rekommenderar därmed att läsaren ser detta arbete som en förundersökning och förordar i och med det vidare utveckling med slutsatserna från detta examensarbete som grund.

Because of the shortage of housing that effects Sweden and the increasing demands for sustainable building new solutions for construction needs to be developed. One solution to this problem is a loadbearing structure made out of crosslaminated timber. This type of material has a high prefabrication factor wich will shorten construction times and it’s environmental freindly. However there is one drawback with this type of loadbearing structure and that is that it’s sensitive to dynamic windforces. Until 1994 it was forbidden by law to build higher than two storeys with a loadbearing timber structure. Therefore the development in this area has fallen behind the development of steel and concrete structures. Because of the many advantages that this type of structure provides the area needs to be explored, developed and the knowledge must be spread to increase the use of crosslaminated timber structures. The purpose of this bachelor thesis is to examine what parameters that effect a buildings dynamic characteristics and how tall it is possible to build with the chosen dimension of the loadbearing structure.

I det här examensarbetet har olika modelleringsantagandens påverkan på plattbroars och lådbalkbroars dynamiska egenskaper vid modellering av 3D-skalmodeller i FEM studerats. Delar av en bro som kan tänkas behöva någon typ av koppling har analyserats, liksom de kopplingar som är passande för sammanlänkningen av dessa delar. Studien har haft fokus på hur broarnas egenfrekvenser påverkas och hur broarna svarar på passage av höghastighetståg med avseende på accelerations- och förskjutningsamplituder för de olika modelleringsantagandena. De delar av en bro som studerats är kantbalk-konsol, konsol-broplatta, broplatta-stöd, lådbalk-broplatta och lastinföringspunkter-broplatta. Dessa delar har modellerats på olika sätt där till exempel förenklingar i modelleringen jämförts med modeller som är mer lika verkligheten. Resultatet visar att vid tågpassage ger vissa förenklingar från fall till fall responser som kan anses vara mer på den konservativa sidan. I övrigt är dock skillnaderna i respons sammantaget inte så stora. Resultatet visar också på att olika inställningar på kopplingar inte har så stor betydelse på studerade broars egenfrekvenser.

Bilindustrin är i ständig utveckling och är väl medvetna om de ökande kraven från kundermed avseende på körkomfort och körupplevelse. Lastbilar med tunga laster är ofta utrustademed en påbyggnad, till exempel en låda för pallar och gods, en sopsamlare eller en stödram förbärning av timmer. SCANIA Bodybuilding Center utvecklar riktlinjer för val av olika typer avkarosseri, dvs typ av stödram och antal , fästpunkter. Målet med detta arbete är att utvecklaen bättre förståelse för hur det stödjande ramverket och dess infästningar i en lastbil påverkarrammens dynamik och sedan föreslå förbättringar till dessa riktlinjer.Viktiga parametrar som påverkar chassisdynamiken identifierades och beskrivs från början.Fysisk vibrationstestning av chassiet och påbyggnadsram med fasthållningsfäste utfördes vidi testrigg på Scania R&D. Frekvensresponsfunktionerna från mätningarna användes för attbestämma modala parametrar. Olika test utfördes genom att ändra parametrarna och upptagningenav mätningarna. Testresultaten användes för att studera egenfrekvenser egna frekvenser,modifieringsformer och dämpning i systemet. Även en ny metod för att bygga en dynamiskfinit element (FE) modell eller chassi och påbyggnadsram är presenterad i denna undersökning.Modalanalys av chassi-påbygnadsramssystemet gjordes för att studera FEMs egna frekvenseroch modeformer. Den föreslagna metoden för koppling av chassit och delramen i FEM är kritisktbedömd genom att korrelera FE-simuleringen med de experimentella resultaten. Baserat på deutförda experimenten och den numeriska simuleringen föreslås från experiment och numerisksimulering, föreslås nya rekommendationer med avseende på påbyggnadsanslutningarnas konfigurationi lastbil. / The automotive sector is continuously evolving and the companies are well aware of therising demands from customers with regard to driving comfort and experience. Trucks carryingheavy loads are often equipped with on-built bodywork, for example a box for pallets and goods, agarbage collector device or a supporting frame for carrying timber. SCANIA bodybuilding centredevelops guidelines for selecting different types of bodywork, i.e. the type of supporting frame,design and number of attachment brackets, attachment points. The purpose of this master thesisis to develop a better understanding of how the supporting frame and its attachments in a truckinfluence the chassis frame dynamics and to propose improvements to these guidelines.Major parameters influencing the chassis dynamics were identified and described from theoutset. Physical vibration testing of the chassis-subframe assembly was carried out at roadsimulator. The frequency response functions from the measurements were used to determinethe modal parameters. Several tests were performed by altering the parameters and recordingthe measurements. The results from the test cases were used to study and analyse the eigenfrequencies, mode shapes and damping in the system. Also, a new method to build a dynamicfinite element (FE) model of chassis and subframe is presented in this study. Modal analysisof the chassis-subframe assembly was done to study the eigen frequencies and mode shapes byFEM. The proposed method of coupling the chassis and the subframe is critically assessed bycorrelating the results from FE simulation with the experimental results. Based on the resultsfrom experiment and numerical simulation, new recommendations are proposed with regard tothe bodywork attachments’ configuration in the truck.

At the Division of Electricity at Uppsala university a project isconducted to develop a smaller wind turbine for conditions in theAntarctica. This is a part of a larger, international researchproject in the field of particle physics known as the Ariannaexperiment. The project consists of developing and installing avertical axle wind turbine of screwed Savonius type. A prototypeof this has been manufactured and installed 2016 in Antarctica forinitial testing and measurement.Wind turbines are subjected to complex and varied loads from windand rotation which gives rise to cyclical strain. The rotor bladesare particularly vulnerable, which imposes high material andconstruction requirements to avoid fatigue and failure, whichoften is caused by vibrations and oscillations. Vibrations can becharacterized in terms of the natural frequencies witch in shortmeans that the system, at specific frequencies, tend to oscillatewith increasing amplitude and at worst, resonate if these areexcited. How a complex design will behave by external periodicinterference is complicated to calculate analytically. Naturalfrequencies are therefore most often calculated using FEM-methodsand computer simulations.The aim of this thesis is to study how oscillating forces interactwith the natural frequencies and rotational loads for a specificSavonius wind turbine. How these are influenced by engineering,design and material selection. The goal is to draw conclusionsabout design and possible materials selection to avoid unnecessaryvibrations. Without this analysis, there is a risk of increasedwear and damage to the structure.The project includes such analysis of two different sizes of theSavonius turbine. A small 200x400 mm and a larger 1000x2000 mm.To understand the problem, a preliminary study of basic harmonicoscillation, strength of materials and of the existing prototypewas made. Following a requirement specification, somedelimitations were made so that the simulations would not be tooextensive. Subsequently, a minor design work was done to obtain 13different configurations of the turbine for simulation using FEM-methods.The result showed that none of the turbines rotational frequenciesis close to the turbine’s natural frequencies. However, accountmust be taken of cogging frequencies in the generator. These arewithin the range of the design's natural frequencies.All simulations of centrifugal force found that there isrelatively little tension at the selected maximum speed of 660 and132 revolutions per minute. However, as the results showed thatthe plates which are mounted between the rotor blades to providestability, creates greater stresses in the structure than thosewithout. Two proposals for the configuration of turbines have beenpresented in the report.

Det byggs mer och mer med prefabricerade håldäcksbjälklag vilka har stora dimensionerings och produktionsfördelar. Långa spännvidder och lätta bjälklag gör denna typ av konstruktion känslig för vibrationer och därför ställs konstruktörer idag inför en problematik som inte tidigare vanligtvis varit en dimensionerande faktor. Som en naturlig följd av detta är kunskapen inom området begränsad och förståelsen för denna typ av konstruktion vid dynamiska problem eftersatt. Hur håldäcksbjälklag beter sig vid små dynamiska laster, från mänsklig aktivitet på bjälklaget, och hur denna typ av problematik ska hanteras beräkningsmässigt behöver studeras. Vid statiska beräkningar antas bjälklaget vara enkelspänt men vid dynamiska beräkningar kan bland annat inte detta antagande göras då effekten från elementens sammankopplingar och eventuella pågjutningar påverkar bjälklagets styvheter och därmed dess dynamiska beteende. Dynamikproblem kan inte behandlas genom att studera enskilda element då bjälkaget måste hanteras som en sammanhängande enhet där kringliggande struktur påverkar hela bjälklagets dynamiska beteende. I detta arbete har fältmätningar i en befintlig byggnad, med excitering av en mänsklig analyser för att studera hur bjälklaget kan hanteras och dynamiska responsberäkningar. Fältmätningar har genomförts på tre olika bjälklagstyper där accelerationer har studerats i en mängd olika punkter. Accelerationer i fältmitt, intill upplagsväggar, parallella väggar och balkar har studerats för att leda till slutsatser kring hur bjälklagets styvheter påverkar dess dynamiska beteende. Dessa slutsatser kring uppmätta accelerationer har sedan legat till grund modeller kan representera verkligheten på ett godtagbart sätt beträffande dynamiska problem. Finita element-beräkningar för de tre olika bjälklagen har genomförts med varierande resultat, där det kunnat konstateras att komplicerade bjälklagsgeometrier med inslag av pelare, balkar och flera fack håldäckselement är svårt att beräkningsmässigt representera på ett bra sätt. Däremot har det visat sig att enkla bjälklagsgeometrier med endast ett fack håldäckselement upplagt på betongväggar kan representeras relativt väl. Parallella väggar har kunnat konstateras fungera som upplag med accelerationer av samma storleksordning som intill upplagsväggar. Dessutom har det visat sig genom mätningar och beräkningar att en pågjutning rimligen kan antas ha en uppstyvande effekt för bjälklaget. Däremot hur stor denna uppstyvande effekt är har inte kunnat konstateras, då detta skulle kräva andra typer av mätningar.

This thesis of 15 hp has been implemented at Halmstad University, in collaboration with Saab Dynamics in Linköping. Saab Dynamics is a company operating in the defence industry where competition is tough. This necessitates new ways to increase efficiency in the company, which is the basis for this thesis. Saab Dynamics wants to introduce simulation driven design. Since Saab Dynamics engineers have little experience of simulation, required a user methodology with clear guidelines. Due to lack of time, they chose to assign the task to students, which resulted in this thesis. The aim of the thesis is to develop a methodology in mechanical design, where the designer uses the FE analysis early in the design process to develop the structures' mechanical properties. The methodology should be seen as a guide and a source of information to enable an iterative approach with FE-analysis, which is the basis of simulation-driven design. The iterative process of simulation driven design, which can lead to reduced lead times and cost savings in the design process. The work was carried out by three students from the mechanical engineering program between December 2014 and May 2015. Because of the scale of the project, it has been carried out by a total of three students with individual focus areas. The work has followed a self-developed method and the project began with theoretical studies of the topic to get an understanding of what has been done and what research in simulation driven design. Then conducted an empirical study on the Saab Dynamics in Linköping, in order to increase understanding of how the design process looks like. Meanwhile, sustainable development and ethical aspects has been taken into account. Much time has been devoted to investigate the possibilities and limitations of 3D Experience, which is Dassault Systèmes latest platform for 3D modelling- and simulation software. 3D Experience is the software, the methodology is based on. This thesis has resulted in a methodology for simulating at the designer level that the project team in consultation with the supervisor at Saab Dynamics managed to adapt to the company's requirements.

This thesis of 15 hp has been implemented at Halmstad University, incollaboration with Saab Dynamics in Linköping. Saab Dynamics is a companyoperating in the defence industry where competition is tough. This necessitatesnew ways to increase efficiency in the company, which is the basis for this thesis.Saab Dynamics wants to introduce simulation driven design. Since SaabDynamics engineers have little experience of simulation, required a usermethodology with clear guidelines. Due to lack of time, they chose to assign thetask to students, which resulted in this thesis.The aim of the thesis is to develop a methodology in mechanical design, wherethe designer uses the FE analysis early in the design process to develop thestructures' mechanical properties. The methodology should be seen as a guide anda source of information to enable an iterative approach with FE-analysis, which isthe basis of simulation-driven design. The iterative process of simulation drivendesign, which can lead to reduced lead times and cost savings in the designprocess.The work was carried out by three students from the mechanical engineeringprogram between December 2014 and May 2015. Because of the scale of theproject, it has been carried out by a total of three students with individual focusareas.The work has followed a self-developed method and the project began withtheoretical studies of the topic to get an understanding of what has been done andwhat research in simulation driven design. Then conducted an empirical study onthe Saab Dynamics in Linköping, in order to increase understanding of how thedesign process looks like. Meanwhile, sustainable development and ethicalaspects has been taken into account.Much time has been devoted to investigate the possibilities and limitations of 3DExperience, which is Dassault Systèmes latest platform for 3D modelling- andsimulation software. 3D Experience is the software, the methodology is based on.This thesis has resulted in a methodology for simulating at the designer level thatthe project team in consultation with the supervisor at Saab Dynamics managed toadapt to the company's requirements.

Vid svarvning ställs processer mot höga toleranskrav som kan vara svåra att hålla på grund av vibrationer och utböjning. Företaget Volvo Cars vill därför undersöka stationen OP30, som svarvar vevaxlar, för att utreda varför detta sker. Företaget har även ambitionen att implementera virtuella metoder genom finita elementmetoden (FEM) i produktionen. Detta för att undvika traditionella tillvägagångsätt med fysiska undersökningar som kan belasta produktionen med tidskrävande fysiska tester. För att undersöka orken till att toleranskraven kan vara svåra att uppfylla, undersöks vevaxels utböjning med hjälp av FEM där inspänningsvillkor, centrifugalkrafter och skärkrafter tas i beaktning. Vevaxlarnas egenfrekvenser undersöks även för att verifiera att inga svarvningsmoment utförs i eller i närheten utav kritiska varvtal. För att verifiera de FE-analyser som görs utförs en analytisk beräkning med balkteori av en förenklad geometri med MATLAB. Beräkningen jämförs sedan med FE-analyser, vilket visar att solida modeller som används vid FE-analyser ger tillförlitliga resultat jämfört med balkteori. För att bekräfta den utböjning som fås av FE-analyserna tas en mätningsmetod med lasertriangulering fram som testas i en svarv på Högskolan i Skövde. Resultatet visar att FEM är ett bra tillvägagångssätt vid undersökning av en komplex geometris utböjning. Arbetet visar på att utböjning som uppstår på grund av centrifugalkrafter är liten relativt vevaxelns kasttoleranser och den utböjning som erhålls vid axiell intryckning av vevaxeln. Därav dras slutsatsen att utböjning på grund av centrifugalkrafter inte är den grundläggande orsaken till att kasttoleranser ej uppfylls. Arbetet visar att de viktigaste faktorerna är skärkrafterna och den axiella intryckningen av vevaxeln, samt att det inte föreligger någon risk för att resonans uppstår vid de arbetsförhållanden som gäller i OP30. Arbetet visar att mätningsmetoden med lasertriangulering kan användas vid rotation av vevaxel men att mätutrustningen som har använts inte kan avläsa utböjningen. / During turning, processes are faced with tough tolerances that can be difficult to maintain due to vibrations and bending. The company Volvo Cars would therefore like to examine the work station OP30, which is a turning process for crankshafts, to better understand why this is. The company has the ambition to implement virtual analyses with the finite element method (FEM) in its production lines. This is sought after to prevent physical examinations which can cause delays due to time-consuming physical tests. In order to investigate the causes for the tolerance not being met, the crankshafts deflection will be examined using FE-analyses that will consider the clamping conditions of the crankshaft, the centrifugal forces and the cutting forces. The natural frequencies of the crankshafts are also examined to confirm that the turning process is not carried out near any critical rotational velocities.  In order to verify the FE-analyses performed on the crankshafts, an analytical calculation based on beam theory of a simplified geometry is made using MATLAB. This is then compared with FE-analyses of the same simplified geometry, which shows that solid models used in FE-analyses gives reliable results compared with the beam theory. In order to confirm the deflection that is obtained from the FE-analyses, a measuring method using laser triangulation is developed. This is tested on a lathe at the University of Skövde.  The results of this work show that the FEM is a good approach for examining the deflection of a complex geometry. It also shows that the deflection that occurs due to centrifugal forces can be considered small compared to the tolerances that need to be met and the deflection that occurs due to axial displacement of the crankshaft. Therefore the conclusion is drawn that the deflection due to centrifugal forces is not the main source for the tolerances not being met. The work shows that the most important factors to consider are the cutting forces and the axial displacement of the crankshaft. It also shows that there is no risk of resonance occurring within the work parameters of OP30. The work also shows that the measuring method using laser triangulation can be used on a rotating crankshaft, although the equipment used cannot measure the deflection itself.

Finita elementmetoden (FEM) utvärderas för att i framtiden kunna undvika mycket av den fysiska provning som idag används vid optimering av maskininställningar, både vid införandet av nya maskiner men även på befintliga. Fräsmaskinen som granskas grovbearbetar fyrcylindriga vevaxlar under åtta bearbetningstempon. Resonansfrekvenser skulle kunna identifieras med hjälp av en FEM-modell och sedan undvikas genom att justera skärhastigheten. Litteraturstudien innefattar skärande bearbetning, vibrationer, svängningsteori och FEM. Modeller av vevaxlar ges av arbetsgivaren och egenfrekvensanalyser utförs i programvaran Abaqus för samtliga bearbetningstempon. Egenfrekvenser jämförs med den drivande frekvensen från fräsverktyget. Fräsning i vevaxelns egenfrekvens inträffar vid ett tillfälle, bearbetningstempo två. Vibrationerna antas inte påverkas i stor utsträckning på grund av fräsverktygets differentialdelade skär som gör att fräsning i egenfrekvens endast inträffar var sjätte skär. Vibrationsdata från arbetsgivaren visar även att vibrationerna är låga för bearbetningstempot. FEM-modellerna verifieras med fysiska experiment (slagimpulsprov) på fritt upphängd vevaxel och jämförs med resultat från FEM-analys för fri axel. Skillnaden i egenfrekvens mellan experiment och FEM-simulering är maximalt 5 %, vilket bekräftar modellernas tillförlitlighet. Vidare skapas en förenklad modell av fräsverktyget som analyseras angående egenfrekvenser i Abaqus. Egenfrekvenserna visar sig vara betydligt högre än högsta skärfrekvensen, vilket verifierar att bearbetning inte sker i verktygets egenfrekvens. Finita elementmetoden är en mycket lämplig metod för att fastställa egenfrekvenser och därmed undvika bearbetningsvibrationer som uppstår p.g.a. resonans. Fräsverktygens differentialdelade skär ger dock en ständigt varierande frekvens, vilket tyder på att vibrationerna i fräsmaskinen troligtvis inte orsakas av resonansfenomenet. / The finite element method (FEM) is evaluated with the purpose of avoiding time consuming physical testing which is currently used for optimizing machine settings, both in new and existing machines. The studied milling machine machines crankshafts through eight machining steps. Resonance frequencies could be identified with a FEM-model and then be avoided by adjusting the cutting speed. The literature study includes machining through cutting, vibrations, oscillation theory and FEM. Crankshaft models are provided by the employer and eigenfrequency analyses are carried out with the software Abaqus, simulating the crankshaft mounted in the milling machine during all machining steps. The eigenfrequencies are compared to the cutting frequency from the milling tool. Milling with eigenfrequency occurs during machining step two. The influence on the vibrations is assumed to be small due to the variable teeth spacing on the tool. The machine will therefore only be machining in eigenfrequency every sixth cut. Vibration data created by the employer also indicate that vibrations are low during the machining step. Verification of the FEM-models is conducted through physical experiments with impact hammer testing. The test is carried out on a freely hinged crankshaft and compared to the FEM-results for a constraint-free crankshaft. The difference in eigenfrequency between the impact hammer test and the FEM-analysis is a maximum of 5 %, which demonstrates the reliability of the model. Furthermore a simplified model of the cutting tool is made and analyzed for eigenfrequencies in Abaqus. The eigenfrequencies are shown to be higher than the highest possible cutting frequency which confirms that the cutting tool is not machining in its own eigenfrequency. FEM is a useful method for determining eigenfrequencies and thereby avoiding machining vibrations caused by resonance. However, due to the variable teeth spacing the cutting frequency is constantly changing for the operation, which indicates that the vibrations are not caused by the resonance phenomena.