Coil supports are integral load-bearing components employed in generators andmotors. They serve the purpose of preventing excessive deformation and maintaininga stable position of the coils responsible for generating power and magnetic fieldswhen rotating. However, a problem with these coil supports is that they block theairflow aimed to cool the coils. Thus, this master thesis aimed to conduct a topologyoptimization to develop a cooling-air permeable coil support and select a suitablematerial. The new design was required to withstand 30,000 operational cycles andan overspeed test running at 120% speed without plastic deformation or failure. The material selection process was initiated and based on mechanical and physicalproperties requirements. One of these was that the material should be non-magnetic.Utilizing Ansys Granta EduPack, two materials were suggested, the reference materialcurrently used for the coil support, and a titanium alloy, Ti-6Al-4V. The subsequentstep was to create a CAD model of the original design based on technical drawingsprovided by ABB. With the generated design, finite element analysis (FEA) simulationand the topology optimization could be performed. The generated topology optimizedmodel was modified and two new models were created, one with smaller central cutoutsand one with larger central cutouts and a top surface cutout. Furthermore, a thirdmodel was created based on the fundamentals of fluid mechanics, the Rounded originalmodel. Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations of the four models wereexecuted. The findings indicate that the design with larger central cutouts exhibited the mostsubstantial increase in airflow through and in between the coil supports, achieving a122 % improvement compared to the original design. The model satisfied the fatiguerequirement and successfully passed the overspeed test. Both the current referencematerial and the Ti-6Al4V alloy are suitable to use for coil support. However, theutilization of a titanium alloy might be deemed excessive in terms of its mechanicalproperties and cost. / Spolstöd är integrerade lastbärande komponenter som används i generatorer ochmotorer. De har till syfte att förhindra extrem deformation och bibehålla positionenför spolarna som ansvarar för att generera kraft och magnetfält när de roteras. Ettproblem med spolstöden är att de blockerar luftflödet avsett att kyla spolarna. Däravär syftet och målet med detta examensarbetet att genomföra en topologioptimeringför att utveckla luftgenomsläppligt spolstöd för förbättrad kylning samt att välja ettlämpligt material. Den nya konstruktionen är tvungen att klara av 30,000 driftcykleroch ett överspänningsprov vid 120% av hastigheten utan plastisk deformation ellerbrott. Materialvalsprocessen initierades och baserades på mekaniska och fysikaliska krav.En av dessa krav var att materialet skulle vara icke-magnetiskt. Användandet avAnsys Granta EduPack resulterade i två material, referensmaterialet som användsför att producera spolstödet i nuläget och en titanlegering, Ti-6Al-4V. Därefterskapades en CAD-modell av den ursprungliga designen baserat på tekniska ritningartillhandahållna från ABB. Med den genererade modellen kunde finita elementanalys(FEA) och topologioptimeringen utföras. Detta genererade i en topologioptimeradmodel som modifierades och lade grund till två nya modeller, en modell med mindrecentrala hål och en med större centrala hål. En tredje modell skapades dessutom,baserad på grundläggande principer inom fluidmekanik. Fluidmekanik (CFD) beräkningar av de fyra modellerna utfördes och resultatenvisade på att den tolpologioptimerade modellen med stora centrala hål hade denmest betydande ökningen i luftgneomströmning genom och mellan spolstödenmed en förbättring på 122 % jämfört med den ursprungliga designen. Modellenuppfyller även kraven på utmattning och maximal statisk spänning vid rusningsprov.Både referensmaterialet och titanlegeringen var lämpad att användas som spolstöd.Däremot kan användningen av titanlegeringen anses vara överdriven med hänsyn tilldess mekaniska egenskaper och kostnad.

This master thesis treats the development of a new solution for a retractable boarding step to Scania trucks, which is a part of the modular system. Some customers have the need to transport additional passengers. For such applications, Scania provides trucks featuring a Crew Cab, which is an extended cab with rear doors. Easy exit through the rear doors is important for many customers who use this type of cabin. Therefore, there is a possibility to get a retractable boarding step, equipped with an upper step and a lower foldable, that enables easy entry and exit. This function is especially important for fire fighters carrying heavy equipment and therefore has more difficulties exiting the truck. The robustness and dependability of the function is critical to ensure the safety. If it fails, the legal requirements are not met while driving or even worse, injury may occur. Pneumatics is used for the fold out of the step and a spring folds it in. The current boarding step needs improvement in order for it to be dependable and robust. If the boarding step have not been folded out, the entry and exit of the cab is not possible. This thesis covers the product development, simulations and verification of a new boarding step concept that shall improve the entry- and exit function, making it more robust and dependable. Through problem identification, a product specification and a thorough concept generation and development process a final concept has produced. Simulations were made in order to verify that the step could be stepped on when entering and exiting the cab. The result was a lower step, sliding on linear bearings in a linear motion. This enabled egress and ingress independent of the extraction or retraction of the step. This makes it more reliable than the current product. The sliding mechanism need to be tested in order to ensure the robustness. A prototype was made in order for the function to be tested. / Detta examensarbete behandlar utvecklingen av en ny lösning för ett fällbart insteg till Scania lastbilar, som är ett modular product Scania utvecklar lastbilar till ett brett spektrum av tillämpningar. Behov av att transportera ytterligare passagerare kan finnas. För sådana tillämpningar erbjuder Scania specialfordon med manskapshytt, en förlängd hytt med bakdörrar. Enkel urstigning genom bakdörrarna är viktigt för många kunder som utnyttjar denna typ av hytt. Därför finns möjligheten att få ett utfällbart steg som förenklar in- och urstigning, utrustad med ett fast övre steg och ett fällbart nedre. Detta är särskilt viktigt för brandmän som bär tung utrustning och därför har svårare att ta sig ur bilen. Det utfällbara steget fälls ut för enkel åtkomst när det behövs och viks in under körning. Detta för att uppfylla lagkrav för fordonsbredd. Tryckluft används för att fälla ut steget och en fjäder används för att fälla in det. Flera fall där problem gällande in- och utfällningsmekanism har påvisats, fälls inte steget ut är det inte möjligt att stiga i och ur hytten. Förbättring av robusthet och pålitlighet behövs genomföras. Examensarbetet ska förbättra instignings- och urstigningsfunktionen och se till att den är robust och pålitlig.Genom att identifiera problemet, upprätta en produktspecifikation och genomföra en grundlig konceptgenerering och utvecklingsprocess har ett slutgiltigt koncept tagits fram.  FEM simuleringar gjordes för att kunna verifiera att insteget håller för att kliva på. Resultatet blev ett undre steg, som glider på linjärlager. Detta möjliggör i och urstigning oberoende av i vilket läge steget är. Det gör den mer tillförlitlig än dagens produkt. Glidmekanismen måste testas för att kunna säkerställa dess robusthet. En prototyp har tillverkats för att testa detta.

Lower leg injury is an important issue in frontal car crash. Although safety in cars has been improved by developments such as seat belts and airbags, lower leg injuries have not been reduced. These injuries are not life threatening but can result in long term disability and cost a lot to society. This study focused on the passenger occupant in offset frontal crashes and aimed at understanding and finding ways to reduce the injury criteria for the lower leg: tibia index. A finite element model was simplified to introduce parameters which influence on tibia index was investigated with a multivariate analysis. The model simplification consisted in removing irrelevant parts and replacing other parts by simple foam blocks. More than 1300 simulations were run with different parameter values. The results were then analysed by calculating correlations and effects of the parameters on tibia index. It was concluded that the presence of a knee bolster decreased tibia index. The results also showed a decrease of tibia index when the toe pan was angled towards the legs of the passenger. Moreover, a correlation between tibia index and the movement of the feet during the crash was found. It was concluded that restrained lower legs also presented decreased tibia indices compared to unrestrained ones. Most of the results proved to be also valid on the initial, unsimplified finite element model. / Underbensskador är ofta förekommande vid frontalkrock. Även om fordonssäkerheten har förbättrats i och med utveckling av bland annat säkerhetsbälte och krockkudde, har antalet underbensskador inte minskat. Denna typ av skada är inte livshotande men kan resultera i långvariga besvär och kan leda till stora kostnader för samhället. Detta examensarbete fokuserar på passageraren vid frontalkrock (offset) och syftet var att skapa förståelse kring skadekriteriet för underben: tibia index, samt hitta lösningar på hur tibia index kan minskas. En finit elementmodell förenklades och parametrar introducerades. Parametrarnas påverkan på tibia index undersöktes med en multivariat analys. Modellen förenklades genom att eliminera några delar och ersätta andra delar med enkla block. Simuleringar med olika värden på parametrarna skapades och ungefär 1300 kördes. Värdena från simuleringarna analyserades genom att beräkna korrelation och effekt på tibia index. Resultaten visade att implementering av ett slags mjukt knäskydd påverkar tibia index positivt. De visade också att tibia index förbättrades när den främre delen av golvet vinklades mot passagerarens ben. Vidare, fanns en korrelation mellan tibia index och fötternas förflyttning under krockförloppet. Slutsatsen var att kontrollerade underben förbättrar tibia index i jämförelse med okontrollerade ben. De flesta resultaten stämde även för den ursprungliga modellen.

De nos jours, la durée de vie des modules d’électronique de puissance est désormais limitée par les technologies standards de conditionnement, telles que le câblage par fils et le brasage. Ainsi une optimisation des technologies actuellement employées n’est pas suffisante pour satisfaire les futures exigences de fiabilité. Pour dépasser ces limites, un nouveau module de puissance remplaçant les fils de connexion par des clips en cuivre a été développé. Ce design innovant vise à améliorer la fiabilité du module puisqu’il empêche la dégradation des fils de connexion, constituant bien souvent la principale source de défaillance. La contrepartie de ce gain de fiabilité réside dans la complexification de la structure interne du module. En effet, l’emploi d’un clip en cuivre nécessite une brasure supplémentaire fixant le clip à la puce. Ainsi, le comportement thermomécanique et les différents modes de rupture auxquels le composant est soumis lors de son utilisation doivent être caractérisés. Cette étude utilise la simulation numérique pour analyser avec précision le comportement de chaque couche de matériaux lors des cycles actifs de puissance. De plus, une étude de sensibilité à la fois expérimentale et numérique concernant les paramètres de tests est réalisée. Les zones critiques du module ainsi que les combinaisons critiques des paramètres de tests pour les différents modes de rupture sont mis en évidence. Par ailleurs, une analyse en mécanique de la rupture est conduite et la propagation des fissures à différentes zones clés est analysée en fonction des différents paramètres de tests. Les résultats obtenus permettent la définition de modèles de prédiction de durée de vie. / Today a point has been reached where safe operation areas and lifetimes of power modules are limited by the standard packaging technologies, such as wire bonding and soft soldering. As a result, further optimization of used technologies will no longer be sufficient to meet future reliability requirements. To surpass these limits, a new power module was designed using Cu clips as interconnects instead of Al wire bonds. This new design should improve the reliability of the module as it avoids wire bond fatigue failures, often the root cause of device failures. The counterpart for an improved reliability is a quite complicated internal structure. Indeed, the use of a Cu clip implies an additional solder layer in order to fix the clip to the die. The thermo-mechanical behavior and failure mechanisms of such a package under application have to be characterized. The present study takes advantage of numerical simulations to precisely analyze the behavior of each material layer under power cycling. Furthermore an experimental and numerical sensitivity study on tests parameters is conducted. Critical regions of the module are pointed out and critical combinations of tests parameters for different failure mechanisms are highlighted. Then a fracture mechanics analysis is performed and the crack growth at different locations is analyzed in function of different tests parameters. Results obtained enable the definition of lifetime prediction models.

Ce travail s'intègre dans les domaines de l'analyse et de la prédiction de la fiabilité des assemblages Multi-Chip Module. Il présente l'étude de fiabilité de microcâblages filaires (wire bonding) en très haute température à partir d'essais de vieillissement et d'analyses expérimentales. Les résultats permettent d'identifier les mécanismes de dégradation et d'évaluer les températures limites d'utilisation de ces interconnexions. Il développe une étude du comportement thermomécanique des joints collés à partir d'essais de caractérisation mécanique, d'essais de vieillissement accéléré et de simulations numériques par éléments finis. Ces méthodes permettent d'évaluer la criticité des assemblages dès la phase de conception. / This work is performed in analysis and prediction areas of Multi-Chip Module package reliability. It presents a reliability study on wire bonding in high temperature environment from aging tests and experimental analyzes. Results permit to identify degradation mechanisms and evaluate temperature limits of these interconnections. It develops a study of the thermomechanical behavior of adhesive joints from mechanical characterization tests, accelerated aging tests and finite element simulations. These methods are used to assess the criticality of packages from the design phase.

The European New Car Assessment Programme (Euro NCAP) performs several different tests to evaluate vehicles and rate their safety. Some of these tests are subsystem tests made to mimic different body parts of a pedestrian in an interaction with a vehicle. However, some criticism to the test method for the upper leg has been presented, stating that there is a discrepancy between this test method and a real-life interaction. Therefore, a modified test method for the upper leg has been proposed. The aim of this thesis was to evaluate the upper leg test method used today by Euro NCAP, and compare it with the proposed modified test method as well as to computer simulations with a Human Body Model (HBM). The evaluation was performed by comparing different parameters obtained in the two test methods. These have also been compared to computer simulations using a HBM in interaction with a passenger vehicle model. Prior to the evaluation of the test methods, the HBM was positioned into different stances to mimic postures in the human walking cycle. The vehicle model was positioned at four different heights, and three different impact points along the bonnet were used. The results showed that the different methods had their own advantages for some parameters. However, no general conclusion of which method showed the closest correlation to the HBM reference simulations could be determined. / European New Car Assessment Programme (Euro NCAP) utför flera olika tester för att utvärdera fordon och betygsätta deras säkerhet. Några av dessa tester sker med delsystem skapade för att efterlikna olika kroppsdelar hos en fotgängare i en kollision med ett fordon. Viss kritik har dock riktats mot testmetoden för lårben och höft, då studier visat att det finns en skillnad mellan testmetoden och en verklig kollision. En modifierad testmetod för lårbenet och höften har därför föreslagits. Syftet med detta examensarbete har varit att utvärdera testmetoden för lårben och höft, som idag används av Euro NCAP, och jämföra den med den föreslagna modifierade testmetoden men även datorsimuleringar med en humanmodell. Utvärderingen har genomförts genom att jämföra olika parametrar som erhållits från de två testmetoderna. Dessa parametrar har även jämförts med datorsimuleringar av fotgängarkollisioner med en humanmodell och en bilmodell. Humanmodellen positionerades i olika kroppsställningar innan utvärderingen av testmetoderna genomfördes. Detta för att efterlikna verkliga positioner i en mänsklig gångcykel. Bilmodellen positionerades vid fyra olika höjder och tre träffpunkter längs motorhuven användes. Resultaten visade att båda metoderna hade fördelar gentemot varandra för vissa parametrar. Ingen generell slutsats kunde dock dras om vilken metod som visade närmast korrelation till referenssimuleringarna med humanmodellen.