This report formulates the boundary conditions and discretization method for conducting a simulation of heat with liquids and solids through the finite element method. It introduces the reader to the movement that is due today with optimization of heat transport and mitigation generally described as the fourth generation of district heating. It presents the scope: calculating the heat release from pipes in hydronic underfloor heating, and presents the belonging question: how does heat release from different heating pipe patterns affect the body’s heat transfer? Simulation of the work is conducted with the delimitations of using a single boundary slip condition addressing friction and only using water as pipe flow medium. It focuses on the pattern’s ability to affect the heat to the body, of which characteristically manifests a square concrete slab in the running simulations. By using different cases, it analyses how patterns using the same length of pipes emit their average heat to the covering top surface differently, both as the heating level alternates, and duration for response changes. This meanwhile they are affected by analog boundary temperature conditions.    A sensitivity analysis is done answering how the various patterns tested are affected by change of propagation speed for the flowing medium, showing that a spiral formed pattern with evenly spread piping is the least affected. The results show that the pattern with alternating pipe spacing gives the best average heat emission in the simulated cases. It also concludes that minor changes in the pattern area will have profound effect on the average transferred heat from the body’s top surface.

Detta projekt bestod i att undersöka konstruktionsstålen S235JR och S355JR och dess skillnader i vikt, pris, hållfasthet och utmattning i ett presstativ, för att sedan kunna utföra en FEM-analys och utmattningsberäkning utifrån givna krav och begränsningar. Med detta som underlag genomfördes en designoptimering vid ett materialbyte från S355JR till S235JR för att bibehålla ett likvärdigt antal utmattningscykler för att kompensera för materialets lägre sträck- och brottgräns. Utifrån detta genomfördes en priskalkyl där materialens olika prissättningar togs i beaktning, såväl som ökningar i dimensioner som designoptimeringen medförde. Med detta som bakgrund kunde en optimering av materialval presenteras. / This project consisted of investigating the structural steels S235JR and S355JR and their differences in weight, price, mechanical strength and fatigue in a press frame, in order to perform a Finite Element Analysis and fatigue calculation based on given requirements and constraints. With this as a foundation, a design optimization was carried out when changing the material from S355JR to S235JR, in order to maintain an equivalent number of fatigue cycles to compensate for S235JR:s lower yield and tensile strength. Furthermore, a price calculation was carried out where the difference in pricing of the materials was considered, as well as the increases in dimensions that the design optimization entailed. Based on this, an optimization of the material selection could be presented.

In dieser Arbeit wurde die Korrosion an Kanten und Flanschen unter unterschiedlichen Klimabedingungen und räumlichen Anordnungen untersucht und modelliert. Auf Basis von Versuchsdaten konnten Simulationsmodelle zur Vorhersage der Delaminationsweite an Kanten und der Korrosionstiefe in Flanschen entwickelt werden. Mittels Stromdichte-Spannungskurven und elektrochemischer Impedanzspektroskopie wurde die Korrosionskinetik sowie die Barrierewirkung der organischen Beschichtung in das Modell überführt. Das unterschiedliche Korrosionsverhalten von vertikal und horizontal orientierten Kanten wurde durch die von Elektrolyt benetzte Fläche berücksichtigt. Darüber hinaus wurde der Einfluss verschiedener Klimaparameter in zyklischen Wechselklimatests numerisch modelliert. Durch die Kombination empirischer Simulationsparameter konnte der Zyklus eines Wechselklimatests sowohl integral, als auch differentiell unter Berücksichtigung wechselnder Testparameter modelliert werden. Zur Modellierung der Flanschkorrosion wurde ein grundlegendes Potentialmodell vorgestellt.

Grey-box models are constructed by combining model components that are derived from first principles with components that are identified empirically from data. In this thesis a grey-box modelling method for describing distributed parameter systems is presented. The method combines partial differential equations with a multi-layer perceptron network in order to incorporate prior knowledge about the system while identifying unknown dynamics from data. A gradient-based optimization scheme which relies on the reverse mode of automatic differentiation is used to train the network. The method is presented in the context of modelling the dynamics of a chemical reaction in a fluid. Lastly, the grey-box modelling method is evaluated on a one-dimensional and two-dimensional instance of the reaction system. The results indicate that the grey-box model was able to accurately capture the dynamics of the reaction system and identify the underlying reaction. / Hybridmodeller konstrueras genom att kombinera modellkomponenter som härleds från grundläggande principer med modelkomponenter som bestäms empiriskt från data. I den här uppsatsen presenteras en metod för att beskriva distribuerade parametersystem genom hybridmodellering. Metoden kombinerar partiella differentialekvationer med ett neuronnätverk för att inkorporera tidigare känd kunskap om systemet samt identifiera okänd dynamik från data. Neuronnätverket tränas genom en gradientbaserad optimeringsmetod som använder sig av bakåt-läget av automatisk differentiering. För att demonstrera metoden används den för att modellera kemiska reaktioner i en fluid. Metoden appliceras slutligen på ett en-dimensionellt och ett två-dimensionellt exempel av reaktions-systemet. Resultaten indikerar att hybridmodellen lyckades återskapa beteendet hos systemet med god precision samt identifiera den underliggande reaktionen.

Introduction One out of five reported motor vehicle collision injuries occur to the upper extremities. Certain parts of The Total HUman Model for Safety (THUMS) lack validation against experimental data, including the elbow. The aim of this project is to refine and validate the elbow joint of THUMS, with focus on anatomical response of the elbow during axial impact applied to the wrist. Methods Internal contacts in the elbow were modified and new contacts assigned between bones and ligaments of the elbow. The posterior part of the radial- and ulnar collateral ligaments, and joint capsule was implemented to the model. Elasticmodulus of the cortical bones of the elbow was increased as well as the shell thickness of the humeral cortical bone. The updated model was validated against an experiment where an axial load was applied to the wrist of a female cadaver. The experimental resultant force in the wrist was then compared with the wrist force obtained from the simulations. Results The correlation between the experimental and simulation resultant wrist force for the updated model resulted in a CORA score of 0.882. This gave a 6.7% higher CORA score compared with the original model. Hourglass energy was reduced from 63.52% of internal energy to 0.78%. Energy ratio and contact energies indicated that the simulation was stable. Discussion Movement of elbow bones was assessed to be more anatomically correct, by accounting for the posterior ligament and elbow capsule support. The contact peak force in the humerus was lower and occurred earlier in the simulation in the updated model compared to the original. This is believed to be due to the reduced gap between the elbow bones after increasing the shell thickness of the humeral cortical bone. The model setup resembled the experiment in a good manner. Conclusion The upper extremity of THUMS was refined for improved biofidelity, with focus on the anatomical response of the elbow joint under an axial impact. However, further model improvements are suggested as well as extended validated against other experimental impact results. / Introduktion En av fem rapporterade krockskador med motorfordon förekommer i de övre extremiteterna. Vissa strukturer hos Total HUman Model for Safety (THUMS) saknar validering gentemot experimentell data, där armbågen är ett av dem. Syftet med detta projekt är att förfina och validera armbågsleden hos THUMS, med fokus på dess anatomiska respons under axiellt islag applicerad på handleden. Metod Interna kontakter i armbågen modifierades och nya kontakter tilldelades mellan ben och ligament. De posteriora delarna av kollateral ligament hos radius och ulna implementerades i modellen, så även armbågens ledkapseln. Elasticitetsmodulen hos de kortikala benen i armbågen höjdes och skalets tjocklek idet humerala kortikala benet utökades. Den uppdaterade modellen validerades mot ett experiment där en axiell belastning hade applicerats mot en kvinnlig kadavers handled. Den resulterande kraften i handleden från experimentet jämfördes sedan med erhållen kraft i handleden från simuleringarna. Resultat Korrelationen mellan den experimentella kraften och simulerade kraften hos den uppdaterade modellen resulterade i ett CORA-poäng på 0,882. Detta är en ökning med 6,7% jämfört med den ursprungliga modellen. Hourglassenergin reducerades från 63,52% av inre energi till 0,78%. Energiförhållandet och kontaktenergier indikerade stabil simulering. Diskussion Rörelsen av armbågens ben bedömdes vara mer anatomiskt korrekt, med hänsyn till stödet från de posteriora ligamentet och armbågens ledkapsel. Den maximala islagskraften i humerus minskade och uppträdde tidigare i simuleringen hos den uppdaterade modellen jämfört med originalet. Detta tros bero på reducerat avstånd mellan armbågens ben genom ökandet av skaltjockleken hos det humeralakortikala benet. Modelluppställningen motsvarade experimentets uppställning. Konklusion De övre extremiteterna av THUMS förfinades i syfte att förbättra biofideliteten. Fokus låg på armbågens anatomiska respons under ett axielltislag. Både ytterligare förbättringar av modellen och utökad validering mot andra experimentella islag rekommenderas. / Technology

Several boom segments form the crane boom. These segments are often truss structures formed out of circular hollow sections, which are welded together forming the truss joints. A adequate modelling of these truss joints is very important for operational strength and life. Due to the large boom sizes, efficient models are used in the finite element method, generally built of beam elements. These models have problems capturing the proper bending moments working in the truss joints. This is caused by a insufficient portrayal of the joint stiffness. In the literature several modelling techniques with beam elements are proposed, which capture the joint stiffness better. These different modelling methods are implemented in a parametric boom section and compared with a shell element FE model. From this comparison the most appropriate modelling method is selected, which improve the portrayal of internal loads and nominal stresses. With these improved nominal stress values, it is investigated to implement a different fatigue assessment. The structural stress can be calculated from the nominal stress in combination with stress concentration factor (SCF) equations. To implement the structural stress method as fatigue assessment, several modelling and extrapolation methods have been compared. Which lead to a method for evaluating the structural stress in a efficient matter. This method is compared with existing SCF K truss joint equations, from which a new set of SCF equations is derived. These equations are constructed from a larger dataset, hold a wider validity range and fit better with the FE models. When applying these SCF equations with the improved beam modelling method in a boom section, the structural stress is not adequately captured. This is caused by unsymmetrical stressed braces in the K truss joints. Both the modelling methods and SCF equations account for uniformly stressed braces forming the truss joints. More research needs to be conducted to this uneven behaviour. If the structural stress method needs to be implemented with efficient FE models, submodels out of shell elements combined with beam elements are recommended. For fatigue evaluation with the nominal stress method, beam models which account for the local joint flexibility give sufficient realistic results. / Flera kranarmsegment bildar kranarmen. Dessa segment är ofta fackverk utformade av cirkulära ihåliga profiler, som är sammansvetsade och bildar fackverkslederna. En ordentlig modellering av dessa fackförband är mycket viktig för dess driftsstyrka och livslängd. På grund av storleken används finita elementmetoden, vanligtvis uppbyggt av balkelement. Dessa modeller har problem med att beräkna de korrekta böjmomenten som uppstår i fackverkslederna. Detta orsakas av en otillräcklig beskrivning av ledstyvheten. I litteraturen föreslås flera modelleringstekniker med balkelement som tar hänsyn till ledens styvhet bättre. Dessa olika modelleringsmetoder implementeras i en parametrisk kranarmsektion och jämförs med en FE-modell med skalelement. Med denna jämförelse väljs den mest lämpliga modelleringsmetoden, vilket bör förbättra skildringen av interna belastningar och nominella spänningar. Med dessa förbättrade nominella spänningsvärden, undersöks det att genomföra en annan utmattningsbedömning. Den strukturella spänningen kan beräknas utifrån den nominella spänningen i kombination med spänningskoncentrationsfaktor- (SCF) ekvationerna. För att implementera strukturella spänningsmetoden som utmattningsbedömning, har flera modellerings- och extrapoleringsmetoder jämförts. Detta leder till en metod för att utvärdera den strukturella spänningen effektivt. Denna metod jämförs med befintliga SCF-ekvationer, från vilka en ny uppsättning SCF-ekvationer härleds. Dessa ekvationer är konstruerade från en större datauppsättning, har ett bredare giltighetsområde och passar bättre med FE-modellerna. När man applicerar dessa SCF-ekvationer med den förbättrade balkmodelleringsmetoden i en kranarmsektion, uppsamlas strukturella spänningar inte tillräckligt, detta orsakas av ojämna spänningar i diagonalelementen i fackverkslederna. Både modelleringsmetoderna och SCF-ekvationerna tar hänsyn till jämnt spända diagonalelement som uppstår i fackverkslederna. Mer forskning bör göras över detta ojämna beteende. Om den strukturella spänningsmetoden måste implementeras med effektiva FE-modeller, rekommenderas undermodeller av skalelement kombinerade med balkelement. För utmattningsutvärdering med den nominella spänningsmetoden, ger balkmodeller som tar hänsyn till den lokala ledflexibiliteten tillräckligt realistiska resultat.

Unternehmen stehen zunehmend vor der Herausforderung, dem drohenden Wissensverlust durch demografischen Wandel und Mitarbeiterabgang zu begegnen. In Zeiten voranschreitender Digitalisierung gilt es, große Datenmengen beherrschbar und nutzbar zu machen, mit dem Ziel, einerseits die Ressourceneffizienz innerhalb des Unternehmens zu erhöhen und anderseits den Kunden zusätzliche Dienstleistungen anbieten zu können. Vor dem Hintergrund, ein effizientes Qualitätsmanagement und eine vorausschauende Instandhaltung mit ein und demselben System zu realisieren, sind zunächst technologische Kennzahlen und die Prozessführung zu bestimmen. Im Bereich der intelligenten Instandhaltung ist es jedoch nicht immer möglich, Fehlerzustände von physischen Anlagen im Serienbetrieb als Datensatz abzufassen. Das bewusste Zulassen von Fehlern unter realen Produktionsbedingungen könnte zu fatalen Ausfällen bis hin zur Zerstörung der Anlage führen. Auch das gezielte Erzeugen von Fehlern unter stark kontrollierten Bedingungen kann zeitaufwendig, kostenintensiv oder sogar undurchführbar sein.

Companies are increasingly challenged by the impending loss of knowledge due to demographic change and employee loss. In times of advancing digitalization, it is important to make large datasets accessible and usable, aiming at increasing resource efficiency within the company on the one hand and being able to offer customers additional services on the other. Given the background of implementing efficient quality management and predictive maintenance with the same system, technological key figures and process control must first be determined. In the field of intelligent maintenance, however, it is not always possible to record error states of physical systems in series operation as a data set. Deliberately allowing faults to occur under real production conditions could lead to fatal failures or even the destruction of the system. The targeted generation of faults under highly controlled conditions can also be timeconsuming, cost-intensive, or even impractical.

TBI stands for Traumatic Brain Injury and refers to damage to the brain resulting from an external physical force, such as a blow, jolt, or penetrating injury to the head. Common causes of TBI include falls, motor vehicle accidents, sports injuries, and violence and has been linked to thousands of deaths and injuries in the US and the EU alike. This thesis was aimed to localise certain TBI to a specific part of the brain by exerting similar loading conditions on an Finite Element Method (FEM) of the rat brain as physical experiments conducted on living rats. By comparing the strain in 7 vital parts of the brain to injury diagnosis conducted in the physical experiments, an effort was made to link localised strain to injury diagnosis. The results indicate that strain in the thalamus and hypothalamus are linked with a loss of consciousness while strain in the hypothalamus coupled with the neocortex correlates greatly with activity-based behaviour changes. Lastly, injury associated with emotional changes are believed to stem from large strains in the neocortex. There is a theory suggesting that the structure of myeline, which provides support in motion and movement patterns of biological systems in humans and animals (known as biomechanical kinematics), could have an impact. However, more studies are needed to confirm and determine the exact cause. / TBI, från engelskans Traumatic Brain Injury, står för Traumatisk Hjärn Skada och syftar på en skada i hjärnan till följd av enyttre fysisk kraft, såsom ett slag, stöt eller genomträngande skada i huvudet. Vanliga orsaker till TBI inkluderar fall, motorfordonsolyckor, sportskador och våld och har kopplats till tusentals dödsfall och skadade i både USA och EU. Denna rapport syftar till att försöka lokalisera viss TBI till en specifik del av hjärnan genom att utöva liknandebelastningsförhållanden på en finit elementmetod (FEM) modell av råtthjärnan som fysiska experimentutförs på levande råttor. Genom att jämföra belastningen i 7 vitala delar av hjärnan med skadediagnos som utfördes i de fysiska experimenten gjordes en ansträngning för att koppla lokaliserad belastning till skadediagnos. Resultaten indikerar att skada i thalamus och hypotalamus är kopplade till en förlust av medvetande medan belastning i hypotalamus i kombination med neocortex korrelerar kraftigtmed aktivitetsbaserade beteendeförändringar. Slutligen är skador i samband med känslomässiga förändringartros härröra från skada i neocortex. Det finns teori som tyder på attstruktur av myelin, som ger stöd i rörelse och rörelsemönster av biologiskasystem hos människor och djur (känd som biomekanisk kinematik), kan ha en inverkan.Det behövs dock fler studier för att bekräfta och fastställa den exakta orsaken.

No description available.