Syftet med följande arbetet är att undersöker hur det gick för barn som föddes 1990 i nivåindelade klasser i en skola i södra sverige. Arbetet ger en översikt om tidigare forskning om nivåindelade klasser kontra blandklasser. Vi jämför samma elevers nationella prov i årskurs fem, då barnen fortfarande gick i blandklasser, med resultaten från de nationella proven i årskurs nio då eleverna hade gått i blandklasser i tre års tid. Jämförelsen görs i de tre kärnämnena matematik, svenska och engelska. Eleverna svarade också på en enkät om hur de upplevde sin klassituation..Resultaten visade att de elever som gick i de högsta klassnivåerna förbättrade sina studieresultat från år fem i en betydlig större utsträckning än barnen som gick i de lägsta klassnivåerna. Vår undersökning visar att de enda som gynnas av nivåindelningen faktiskt är lärarna.

Over the years numerous computational fluid dynamics models have been developed in order to study the fluid flow in gas and induction stirred ladles. These models are used to gain insight in the industrial processes used in ladle treatment of steel. A unified model of an induction stirred Ladle in two and three dimensions is presented. Induction stirring of molten steel is a coupled multi-physics phenomena involving electromagnetic and fluid flow. Models presented in this thesis gives a more accurate description of the real stirring conditions and flow pattern, by taking into account the multi-physics behavior of the induction stirring process in an induction stirred ladle. This thesis presents a formulation of coupled electromagnetic and fluid flow equations. The coupled electromagnetic and fluid flow equations are solved using the finite element method in two and three-dimensions. The simulation model is used to predict values of steel velocities and magnetic flux density. The simulation model is also used to predict the effect of increased current density on flow velocity. Magnetic flux density values obtained from the model are verified against experimental values. / QC 20120615

Many of today’s engineering advancements rely on minerals such as copper, gold and iron. For this reason, the mining industry plays an important role for the development of society and technological wonders. Mining excavators are commonly used tools for extracting the minerals from the mine. Mining excavators are large machines used to breakdown, penetrate and load the rock ores onto trucks that transport the minerals. During the dynamic loading, the excavator bucket experiences significant amount of wear and tear that negatively affects the production by increasing the downtime. The bucket teeth are arguably the most worn parts of the bucket and are responsible for significant amounts of downtime. This thesis aims to provide a better understanding of the load and wear on the bucket teeth of large scale mining excavators used in Bolidens Aitik copper mine in Sweden. Because of how much wear and tear the bucket teeth are exposed to, there is a need to better understand the wear behaviour of the teeth and for the whole bucket in general. This understanding can then be used to improve the service life of the teeth and other parts of the bucket and thus increase work efficiency and reduce downtime. This project was divided into two parts. The first part consisted of regular field measurements to follow the wear on the bucket for about two weeks of digging and loading. The gathered data was then analysed to provide a better understand about the wear behaviour. The second part was to develop a numerical model that could predict the wear on the bucket and could be verified by the field measurements. The field measurements consisted of seven 3D laser scans of the bucket starting with brand new teeth. At the time of the last scan, the buckets total loaded tonnage was approximately 542 kton and the excavator had operated in total of approximately 195 hours. After the raw data from the scans was gathered and analysed, various information about the wear behaviour on the teeth was achieved. The 3D scanned data was also used to provide a complete wear development cycle which allowed to track the wear of any point in the bucket. The method could also be used to create animations of the teeth as they were being worn. From the results, it was concluded that the wear rate for the teeth slowed down and even converged as the geometry changed due to wear. When comparing all nine teeth on the bucket, it was also found that the middle teeth on the bucket were most exposed to wear. The most worn tooth was found to lose around 50 kg of weight after approximately 117 operating hours, which accounts for 40 % of the original weight. The animations from the complete wear development results also showed how the individual teeth and the whole leading edge with all nine teeth were being worn as the buckets loaded tonnage increased from 0 to 542 kton. The numerical model consisted of simulations of loading with the rocks being modelled with the Discrete Element Method (DEM). These were divided into four cases, the first being with the bucket with all new teeth. The second bucket with a mixture of new and worn teeth. The third bucket with all worn teeth and then finally the fourth bucket in which a new tooth geometry was tested. The numerical model showed promising results and potential for being a reliable way to predict the wear on the bucket. The results showed that both the penetration force and wear for the middle teeth was higher than the other neighbouring teeth. It also showed that the completely worn teeth had a lower wear rate than the new teeth which is in agreement with the results from field measurements. Other factors such as tooth shape and length were also observed to have a significant impact on the wear and penetration force. Lastly, the new teeth geometry also showed potential for design improvements in terms of wear resistance but can be further optimised. From the new teeth geometry, a suggestion was given for using an existing tooth system that might be more wear resistant.

Finite element method simulation models for thin-film semiconductor-based Hall sensors were developed using secondary data in order to understand their behavior under strong magnetic fields. Given a device geometry and charge carrier density and mobility, the models accurately calculated sensor resistance, Hall voltage under a normally-incident constant magnetic field, and expected offset from a population of Hall devices. The model was successfully matched against data from integrated chip Hall sensors from St. Jude Medical. Additionally, the feasibility of creating Hall effect devices with common carbon ink was explored experimentally. The material properties obtained from testing these ink-based devices through the Van der Pauw method were added to the simulation model to analyze validity of the collected data.

This thesis was commissioned by Volvo Construction Equipment (Volvo CE) to redesign the front axle casing of their L90 wheel loader to be more in line with their larger wheel loaders. The current L90 front axle casing consists of two parts bolted together in the middle. However, the current assembly process is cumbersome, and as such, Volvo CE wants to determine if a one-piece front axle casing can be implemented into their L90 wheel loaders. Volvo CE’s larger wheel loaders such as the L120 currently have a one-piece design for the front axle casing and can serve as template. This thesis aimed to determine if it was possible to create a one-piece axle casing for the L90 and provide an example of how it would look like. Additionally, the suggested design would need to meet all of Volvo CE’s performance requirements and be on par with the current L90 front axle casing.  The methodology used to develop the redesigned axle casing consisted of performing different finite element analyses (FEA) in Ansys Mechanical to evaluate the casing’s performance. The analysis was preformed using Volvo CE’s guideline and performance criteria in order to determine what areas in the redesigned axle required further adjustment. Additionally, the redesigned casing would be compared against the current L90 casing. This would determine if the redesigned axle could be realistically implemented into a L90 wheel loader.  Applying this methodology led to three different iterations of the axle casing design. Each design iteration following the first one led to improvements in the casing’s mechanical performance. The third and final iteration was able to meet all of Volvo CE’s static and fatigue requirements. The stresses for the redesigned axle casing are, on average, 13% lower than that of the current axle casing at key points around the casing’s ribs. However, the tolerances required to manufacture the redesigned axle casing where slightly higher than the current L90 casing. Nevertheless, the tolerances required to manufacture redesigned axle can be realistically met by a foundry. This thesis was able to provide a plausible redesign that can be implemented in Volvo CE’s current line of L90 wheel loaders.

I det här projektet har en produktutveckling gjorts av en befintlig konstruktion vid namn “Dog-bone”. Projektet har utförts i samarbete med Hitachi Energy AB vilket är ett världsledande företag inom kraft- och automationsteknik och som ligger beläget i Ludvika.  Konstruktioner som transporteras under en längre period riskerar att uppleva utmattningsskada. I detta fall sker leveransen till havs, vilket innebär att konstruktionen påverkas av accelerationer och krafter från havet. I dagsläget är fästet “Dog-bone” konstruerad för att klara av en veckas transport vilket motsvarar 70 000 cykler. Syftet med projektarbetet var att ta fram ett konceptförslag på den befintlig konstruktionen ”Dog-bone” samt förbättra dess utmattningsegenskaper för att kunna hantera tio veckors transport vilket motsvarar 700 000 cykler. Material som skulle kunna bidra till minskning av utmattningsbrott skulle även undersökas. ”Dog-bone” sitter på flertal ställen i en 25-ton tung HVDC-ventil och utsätts för höga utmattningsspänningar vid leverans av ventilen. Det finns fem olika lager på ventilen där en “Dog-bone” sitter vid varje lager för att spänna fast stativet på ventilen med lagret. Detta för att minska spänning i ventilen vid transport. HVDC-Ventilens ursprungliga syfte är att överföra stora mängder ström med en lång räckvidd till minimala förluster.  Projektet har följt en designprocess som består av en förstudie, analytisk fas, kreativ fas samt en genomförande fas. Projektet inleddes med en förstudie för att få en bättre förstålse om företagets arbete och problemställning, samt undersöka utmattning, spänningskoncentration och dess påverkan på konstruktioner. I den analytiska fasen upprättades kravspecifikation i samråd med handledaren på Hitachi energy. Efter den analytiska fasen påbörjades den kreativa fasen där tre olika koncept togs fram utifrån brainstorming. Dessa koncept ritades sedan upp som CAD-modeller i genomförandefasen. Sedan gjordes det en hållfasthetsanalys med av hjälp finita elementmetoden i programmet NX för att få en bild om hur spänningskoncentrationer lokaliserar sig. Av den maximala spänning som finita elementmetoden resulterar i gjordes ett S-N diagram med givna accelerationer vid givna antal cykler för att representera hur de koncept som tas fram förhåller sig till utmattning. Sedan utvärderades koncepten med hjälp av en elimineringsmatris för att se hur väl de uppnår kravspecifikationen. Det koncept som fick bäst resultat från utvärderingen blir det slutliga konceptet för projektet. Resultet blev ett koncept där storleken av radier ökades.  Det material som ansågs skulle öka utmattningsstyrkan i konstruktionen är ett utmattningståligare aluminium t.ex aw7075-t6 eller ett stål i kategorin “Low-carbon steel”. Dessa resultat känns rimliga eftersom de var faktabaserade lösningar men det hade varit intressant att implementera i verkligheten och se om det stämmer överens med det resultat som tagits fram.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(地球環境学) / 甲第22815号 / 地環博第202号 / 新制||地環||39(附属図書館) / 京都大学大学院地球環境学舎地球環境学専攻 / (主査)教授 勝見 武, 教授 木村 亮, 准教授 高井 敦史 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Global Environmental Studies / Kyoto University / DFAM

Genom att köpa upp en billig befintlig byggnad som är ur bruk och därefter bygga om byggnaden så kan en besparing erhållas då det oftast är billigare att bygga om än att riva allt och bygga nytt. För att undvika att bygga nytt och istället bygga om så undersöks möjligheterna till att utföra ett byte av verksamhet i ett befintligt flerbostadshus i Stockholm. Studien fokuserar på vilka åtgärder som krävs för att möjliggöra den nya verksamheten samt hur dessa åtgärder påverkar den strukturella prestandan. Den nya verksamheten riktar sig mot detaljhandel och därför benämns byggnaden vara kommersiell.Studien utförs stegvis där det första steget är att undersöka befintliga k-ritningar och därefter modellera byggnaden baserat på dessa, byggnaden modelleras och dimensioneras i Strusoft FEM design.När referensbyggnaden har dimensionerats undersöks befintliga planlösningar för att avgöra hur dessa kan formas om för att möjliggöra den nya verksamheten. När planlösningarna för den kommersiella byggnaden har undersökts så modelleras föreslagen i Strusoft FEM design där de testas. Resultaten för referensbyggnad och den kommersiella byggnaden jämförs där bärförmåga, spänningar, deformationer, stabilitet, reaktionskrafter och vikt med samt utan nyttiglast är i fokus. För att möjliggöra den nya verksamheten så togs tiotals löpmeter vägg tas bort från samtliga plan, naturligtvis fallerar byggnaden då utan förstärkningar. Byggnaden förstärktes slutligen med balk och pelarsystem i plats vid tidigare väggar från och med plan 1. Balk och pelar systemet byggs ut ur tidigare väggar och förstärks med armering efter standard, inga nya element i betong införs över plan 1. En smidigare installation av nya element uppnås vid användning av stål element, därför prioriterades stålpelare vid införande av nya element. Vid jämförelsen uppmättes en förbättrad bärförmåga i den kommersiella byggnaden, men även en höjd utnyttjandegrad av samtliga bjälklag. Bärförmågan förbättrades med 10% i samband med de ingreppen som utfördes. Utnyttjandegraden ökade då den största utnyttjandegraden av alla plattor i flerbostadshuset uppmättes till 86% men i den kommersiella byggnaden uppmättes 99%. Den kommersiella byggnaden uppmättes ha mindre deformationer för bjälklag där en skillnad i medelvärdet uppmättes till 3mm vid jämförelse mot flerbostadshuset. I de väggar som bevarats upptäcktes ingen skillnad i deformationer, däremot uppmättes en stor skillnad i horisontella och vertikala reaktionskrafter för respektive väggar, en reaktionskraft minskade till hälften av den ursprungliga reaktionskraften till följd av ingreppen. Transformationen av väggar till pelare och balkar resulterade i större koncentrerade laster och större punktlaster vid bottenplattan. Ingreppen resulterade också i en högre utnyttjandegrad av befintliga betongpelare, där en reaktionskrafts ökade avsevärt, med ungefär 70%. Eftersom byggnadens vikt ökade med 1000kN så ökade däremot reaktionskrafterna parallellt, med 5%. Dragspänningar i väggar och bjälklag spreds ut vilket resulterade i att det största absoluta värdet uppmättes i flerbostadshuset. För balkar och pelare uppmättes de största värdena för drag och tryckspänningar i den kommersiella byggnaden, skillnaden var däremot liten. Flerbostadshusets egentyngd uppmättes som större men med hänsyn till nyttiglast uppmättes det största värdet istället i den kommersiella byggnaden. Med hänsyn till nyttiglast väger den kommersiella byggnaden ungefär 1000kN mer än flerbostadshuset. Stabiliteten av den kommersiella byggnaden uppmättes större, med eller utan vindstag. Slutligen konstateras att det är fullt möjligt att utföra verksamhetsbytet vid behov.

I denna studie diskuteras betydelsen av olika grupperingsmetoder inom skolan, med särskilt fokus på nivå- och blandad gruppering inom matematikundervisningen. Studien grundar sig på en analys av tidigare forskning som är framtagen från databasen ERIC (EBSCO) som har analyserats och satts in i en kategoriseringstabell. Syftet med studien är att undersöka effekterna av nivå- och blandad gruppering, samt de argument som förs fram för respektive metod, såväl positiva som negativa. För att göra detta förklaras begreppen homogena och heterogena grupper samt hög- medel- och lågpresterande elever. Argumenten som lyfts fram relateras genomgående till de fem dimensionerna för kraftfulla matematiska klassrum. Resultatet visar att samtliga dimensioner går att uppnå inom både en nivågruppering och blandad gruppering, dock ser argumenten olika ut för respektive dimension. Argument för en nivågruppering utgår, majoriteten av gångerna, från ett rättviseperspektiv för högpresterande elever och en syn på lågpresterande elever som högst begränsade i sin matematiska förmåga. Argumenten för en blandad gruppering kännetecknas av en positiv elevsyn där elevers olika förmåga i matematik ses som något positivt och används som ett verktyg i klassrumsdiskussioner där eleverna kan bidra med olika saker. En annan väsentlig skillnad är vilken prestationsgrupp som är i fokus för argumenten. Det visas att för en nivågruppering utgår argumenten främst från högpresterande elever medan det för en blandad gruppering utgår från lågpresterande elever. Det diskuteras i denna studie för en tes där grupperingarna i sig inte är det centrala utan lärares elevsyn och pedagogik inom grupperingarna som den mest avgörande faktorn. / In this study, the significance of different grouping methods in education is discussed, with a particular focus on ability-based and mixed grouping in mathematics. The study is based on an analysis of previous research which have been retrieved from the ERIC (EBSCO) database, analyzed, and placed into a table for categorization. The purpose of the study is to investigate the effects of level-based and mixed grouping, as well as the arguments used for each method, both positive and negative. To do this, the concepts of homogeneous and heterogeneous groups, as well as high-, medium-, and low-performing students, are explained. The arguments presented are consistently related to the five dimensions of powerful mathematical classrooms. The results show that all dimensions can be achieved in both ability-based and mixed based grouping, although the arguments look different for each dimension. Arguments for level-based grouping, in most cases, derive from a perspective of fairness for high-performing students and a view of low-performing students as highly limited in their mathematical ability. Arguments for mixed based grouping are characterized by a positive view of students where their different mathematical abilities are seen as something positive and used as a tool in classroom discussions where students can contribute various things. Another significant difference is the performance group that the arguments focus on. It is shown that arguments for level-based grouping primarily focus on high-performing students, whereas for mixed grouping, the focus is on low-performing students. This study discusses a thesis where the groupings themselves are not the central factor but rather teachers' perspectives on students and pedagogy within the groupings as the most determining factor.

Compressors that are used in refrigerators and air conditioners usually have flapper vales made of martensitic stainless steel to control the flow of the refrigerant in the system. During service the flapper valves are affected by both bending and impact fatigue in the very high cycle fatigue (VHCF) range with billions of cycles until failure. Due to the VHCF, it is time consuming and expensive to test the performance of the flapper valves. One approach to improve the valve testing could be to combine traditional sample testing with the finite element method (FEM). In this paper, FEM was used to calculate the velocity and stress between a flapper valve and the seat during impact. Three different valve tongue shapes were investigated: a circular and two elliptically shaped tongues with a width to length ratio of 3:2 and 2:1. Furthermore, two different load cases were used to make the valve move: a backpressure case that was adapted from a compressor manufacturer and a springback case that was adapted from a flapper valve testing platform. A study of the wear mark evolution was also made on the surface of flapper valves that impacts with the seat. The valves had been in use for a different amount of cycles, were supplied by a compressor manufacturer and were made of Sandvik Hiflex steel. Stereo microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and surface measurements were used at three different areas on the valves. It was shown with the FEM that the maximum compressive stress, at a specific point in the material, does not occur at the impact for that point. Rather, that constructive interference between stress waves in the material is the probable cause for the stress peaks that are formed. In what way the valve impacts with the seat will affect the maximum compressive stress distribution in the valve tongue. If an area close to the root of the valve impacts first with the seat, a whiplash effect will cause a higher impact velocity and impact stress in the free end of the valve. The wear mark study showed an initially high growth rate for the wear mark. However, with an increasing amount of cycles, the wear mark growth rate will decrease. Areas at the edge of the valve tongue consistently had the lowest wear mark depth, while areas close to the root and the free end of the valve had similar wear mark depth in the longest tested valve. FEM and wear mark results indicate that the impact velocity and maximum compressive stress are important factors for wear mark growth.