Detta examensarbete handlar om en skopkonstruktions utveckling, avsedd för en serieskopor men konstruktionen har enbart implementerats på en kabelskopa. Arbetet har utförtspå uppdrag av ett verkstadsföretag som utvecklar, tillverkar och säljer entreprenadutrustningtill grävmaskiner och hjullastare. Företagets vision är att komma ut på den svenskalågprismarknaden, men i dagsläget är produktionskostnaderna på skoporna för höga. Måletmed arbetet har varit att ta fram en konstruktionslösning som sänker företagets produktionskostnader.Efter ett möte med företaget tydliggjordes vilka behov som efterfrågades och dessa behovtolkades i form av kundkrav. Med en QFD-analys översattes kundkraven till produktegenskapersom krävs för en lyckad skopkonstruktion. Fokus har främst lagts på att förenklaskopans montering och anpassa dess konstruktion för robotsvetsning. Några faktorer harvarit att utforma självfixerande detaljer och beakta åtkomlighet för svetsning. Konceptengenererades genom intern och extern sökning, där metoder så som brainstorming och konkurrentanalyshar använts.Konceptvalet utfördes med Pughs beslutsmatris, där ett relativt optimalt koncept valdes förfortsatt utveckling. Vid utvecklingen har diverse verifieringsmetoder använts, som till exempelriskanalys, finita elementmetoden (FEM) och kostnadskalkyl för att kontrollera attdet valda konceptet uppfyller de uppsatta kraven för skopan. I verifieringsfasen identifieradesflera förbättringsmöjligheter som implementerades på det valda konceptet och dettagav ett bättre koncept än tidigare.Det slutliga konceptet har fått en sänkt produktionskostnad, med effektivare montering,minskad materialanvändning och svetsning samt en bättre prestanda än tidigare. / This thesis is about the development of a bucket design; intended for a range of excavatorbuckets consisting of four different types, but has only been implemented on the cablebucket. The work has been performed on behalf of a company that develops, produces andsells construction equipment for excavators and wheel loaders. At the present, the company'sexcavator buckets have high production costs, but the vision is to get into the low-costmarket. The goal of this work has been to develop a bucket design that reduces the company'sproduction costs.After a meeting with the company it became clear what needed to be achieved. The collectedneeds were interpreted in terms of customer requirements. A QFD was made, and thecustomer requirements were translated into product specifications for a successful bucketdesign. Particular focus has been put on simplifying the assembly of the bucket and adaptingits design for robot welding. Some essential factors have been to design interactingparts and to consider the accessibility for welding. The concepts were generated throughinternal and external searches, where methods as brainstorming and competitor analysiswere used.Concept selection was made by using Pugh's decision-matrix. A relatively optimal conceptwas selected for further development. During the development, various verification methodswere used, as for example risk analysis, finite element analysis (FEA) and cost estimate,to verify that the selected concept meets the set requirements for the excavator bucket.Several potential improvements were identified during the verifications phase and theseimprovements were implemented on the selected concept, which resulted in an even betterconcept than before.The final concept obtained a reduced production cost, with a more efficient assembly, reducedmaterial use and welding as well as a better performance than before.

Underwater explosions are often modeled with Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) Finite Element Methods. The objective of this thesis is to validate the simulation method, with respect to the propagating shock wave. A two-dimensional axisymmetric model of a spherical TNT charge submerged in water is simulated using LS-DYNA. The explosive is modeled with the Burn Fraction technique and the Jones-Wilkins-Lee equation of state. Water is modeled as a non-viscous fluid, with the Grüneisen equation of state. The convergence for different mesh resolutions, the effect of different advection methods, and varied constants in the artificial viscosity are examined. Generally, the simulations agree well with empirical results, but the maximum pressure diminishes more rapidly with distance compared to experiments. The excessive dampening is most notable in the early stages of the propagation. Also, unexpected oscillations are observed near the discontinuity. The choice of advection scheme and constants in the artificial viscosity do not resolve the issues suggesting that other numerical techniques for treating the discontinuity should be considered. / Undervattensexplosioner simuleras ofta med ALE-baserade finita elementmetoder. Detta examensarbete avser att validera simuleringsmetoden med hänsyn till stötvågens utbredning i vattnet. En tvådimensionell axisymmetrisk modell av en sfärisk TNT-laddning nedsänkt i vatten simuleras i LS-DYNA. Laddningen modelleras med hjälp av brinnfraktioner och Jones-Wilkins-Lee tillståndsekvation. Vattnet modelleras som en inviskös fluid tillsammans med Grüneisens tillståndsekvation. Nätkonvergens, val av advektionsmetod och ändring av konstanter i den artificiella viskositeten studeras. Övergripande resultat stämmer väl överens med empirisk data, men stötvågens topptryck avtar fortare än väntat. Denna dämpning är tydligast i utredningens tidiga skeden. Dessutom observeras oväntade oscillationer kring stötvågens diskontinuerliga tryckprofil. Val av advektionsmetod och konstanter tillhörande artificiella viskositeten verkar ha liten betydelse för resultaten. En alternativ numerisk metod för behandling av stötvågens diskontinuitet bör implementeras.

Perfectly matched layer (PML) is a commonly used method of absorbing waves at a computational boundary for partial differential equation (PDE) problems. In this thesis, methods for improving the usability of implementations in Comsol Multiphysics is addressed. The study looks at complex coordinate stretching PMLs in the context of Helmholtz equation using the finite element method (FEM). For a PML to work it has to be set up properly with parameters that takes into account the properties of the problem. It is not always straight forward. Some theory behind PMLs is presented and experimentation on PML properties performed. Methods for PML optimization and adaption is presented. Currently, the way PMLs is applied in COMSOL Multiphysics requires the user to perform many tasks; setting up a geometry, meshing and choosing a suitable complex coordinate stretching. Using a so-called extra-dimension implementation it is possible to attach PMLs as boundary conditions in COMSOL Multiphysics. This simplifies for the user since the geometry and mesh is handled by the software. / Perfectly matched layer (PML) är en metod som ofta används för vågabsorbering vid randen för problem med partiella differentialekvationer (PDE). I det här examensarbetet presenteras metoder som förenklar användingen av PMLer i COMSOL Multiphysics. Studien kollar på PMLer baserade på komplex-koordinatsträckning med fokus på Helmholtz ekvation och finita elementmetoden (FEM). För att en PML ska fungera måste den sättas upp på rätt sätt med parametrar anpassade efter det givna problemet. Att göra detta är inte alltid enkelt. Teori presenteras och experiment på PMLer görs. Flera metoder för optimisering och adaption av PMLer presenteras. I nuläget kräver appliceringen av PMLer i COMSOL Multiphysics att användaren sätter upp en geometri, ett beräkningsnät och väljer den komplexa koordinatsträckningen. Genom att använda COMSOLs implementation av extra dimensioner är det möjligt att applicera PMLer som randvilkor. I en sådan implementation kan geometri och beräkningsnät skötas av mjukvaran vilket underlättar för användaren.

The use of Fibre Reinforced Polymer (FRP) composite materials in structural applications has increased in the past decades in high­performance sectors, such as in the automotive and aeronautic industries, for weight reduction purposes. However, FRP composite materials can offer more significant innovation potential. The application of CNTs in conjunction with composite material can allow the creation of multifunctional materials, relying on FRP for the structural side and CNT for the sensing ability. In this master thesis, the embedment of a Vertical Aligned Carbon Nanotube (VACNT) layer into the interlaminar region of Carbon Fibre (CF) laminates to provide polyvalent sensing ability to the material was investigated. In order to obtain accurate results, the sensor had to be isolated from the rest of the laminate. For this reason, the main problem to be solved in this project was the electrical isolation on the CNT layer and its contacts from the layers of CF laminate. This study aims to find a suitable isolation technique in order to apply the CNT sensor technology, developed in previous studies, into CF laminate. Although thought for aerospace applications, these sensors could be applied to different structural components in various fields. / Användningen av fiberförstärkta polymerer (FRP)-­kompositmaterial i strukturella applikationer har ökat under de senaste decennierna i högpresterande sektorer, såsom i fordons­ och flygindustrin, för viktminskningsändamål. FRP-­kompositmaterial kan dock erbjuda mer betydande innovationspotential. Användningen av CNTs i kombination med kompositmaterial kan möjliggöra skapandet av multifunktionella material, beroende på FRP för den strukturella sidan och CNT för avkänningsförmågan. I denna masteruppsats undersöktes inbäddningen av ett Vertical Aligned Carbon Nanotube (VACNT) lager i den interlaminära regionen av Carbon Fiber (CF) laminat för att ge polyvalent avkänningsförmåga till materialet. För att få exakta resultat måste sensorn isoleras från resten av laminatet. Av denna anledning var huvudproblemet som skulle lösas i detta projekt den elektriska isoleringen på CNT-­lagret och dess kontakter från lagren av CF­-laminat. Denna studie syftar till att hitta en lämplig isoleringsteknik för att tillämpa CNT­sensorteknologin, utvecklad i tidigare studier, i CF-­laminat. Även om de är tänkta för flygtillämpningar, kan dessa sensorer appliceras på olika strukturella komponenter inom olika områden.

The aim of this Master Thesis is to assess the load carrying capacity of the Glomman Bridge outside of the Swedish city Örebro. The Glomman Bridge is an unreinforced concrete single span arch bridge with backfill. The bridge was constructed in 1923 on assignment from the Swedish National Railways (SJ). The failure criteria used in this thesis is that the bridge collapses when any cross section in the concrete arch reaches its ultimate capacity. In reality, the bridge may manage heavier loads than this. When the capacity is reached in a cross section, a hinge is formed and the arch relocates the forces to other parts of the arch that can carry higher stresses. The real bridge will not collapse until a fourth hinge is formed, and by that a mechanism. To be able to calculate the cross section forces in the arch, it was necessary to know the influences of the loads on the arch when they were run along the bridge. For this purpose, influence lines were obtained from a 2D finite element model created in ABAQUS, a general FE-analyses software. A calculation routine to find the least favourable load combination was then created in Matlab, a numerical calculation software. The routine was made to find the worst case among different load cases and to combine the standardized axle pressures with the present number of axles. A parametric survey was also performed because the material properties for the different parts of the bridge are very uncertain. In the survey, the initial values were changed one at a time to study the outcome on the load factor. The load factor is the ratio between the ultimate limit load and the actual load. The studied parameters are the compressive strength, the Young's modulus, the density and the Poisson's ratio of the different parts of the bridge. The parameters are studied individually irrespective of possible correlation. The studied parts of the bridge are the backfill, the arch, the abutments and the asphalt. The clearly most important component is found to be the backfill. With increased stiffness or increased Poisson's ratio in the backfill follows increased load factor. The equations behind the failure envelope can be derived from equilibrium equations for the unreinforced cross section. The influence lines are normalised with respect to the capacity of the cross section to get the degree of efficiency along the whole length of the arch, instead of the common influence lines that give the cross section forces. This is done because the failure is not caused by large cross section forces but by an exceeded ultimate stress. As the different loads are run along the bridge, the largest positive and negative efficiency for bending moment and normal force are localised. The normalised cross section forces are plotted together with the failure envelope and the load factor is then calculated. Several masonry arch bridges were loaded until collapse in a study performed by the British Transport and Road Research Laboratory. One of the bridges in the study, the Prestwood Bridge, has been used in this thesis as a comparison to the Glomman Bridge. The load carrying capacity of the Prestwood Bridge is known, and is used to verify that the method using the failure envelope is applicable. To compare the results from the cross section analysis from the failure envelope model to another method, the Glomman Bridge and the Prestwood Bridge were also tested in the commercial software RING 2.0. The method used in RING 2.0 differs from the failure mode in this thesis by calculating the load factor when four different cross sections reach their capacity and the bridge collapses. The failure envelope method allows an A/B-value (Axle- and Bogie load) of 102 kN/147 kN when using very poor values of the parameters and 181 kN/226 kN when using a reference case with normal parameters. Although the load capacity is found to be acceptable, the uncertainties are still large. To get a more accurate apprehension of the condition of the actual bridge, further research should be carried out, such as e.g. a non-linear model. / Syftet med föreliggande examensarbete är att uppskatta bärförmågan hos bron Glomman utanför Örebro. Glomman är en oarmerad betongvalvbro i ett spann med ovanliggande jordfyllning. Bron byggdes 1926 på uppdrag av Statens Järnvägar (SJ). Brottkriteriet i detta examensarbete är att bron går till brott när något tvärsnitt i betongbågen uppnår sin kapacitet. I själva verket är det möjligt att bron kan klara tyngre last än detta. När kapaciteten nås i ett tvärsnitt uppstår en led och bågen omlagrar krafterna till andra bågdelar som klarar större spänningar. Den verkliga bron rasar inte förrän en fjärde led har utvecklats, och därmed en mekanism. För att kunna beräkna tvärsnittskrafterna i bågen, var det nödvändigt att känna till trafiklasternas påverkan på bågen när de kördes över bron. För detta ändamål erhölls influenslinjer från en tvådimensionell finita elementmodell skapad i ABAQUS, ett generellt FE-program. En beräkningsrutin för att finna värsta tänkbara lastkombinering skapades i Matlab, ett numeriskt beräkningsprogram. Rutinen utformades för att hitta värsta fallet bland olika lastfall samt för att kombinera standardiserade axeltryck med det aktuella antalet axlar. En parameterstudie utfördes också då materialegenskaperna för de olika delarna i bron är mycket osäkra. I parameterstudien ändrades ingångsvärdena ett åt gången för att studera utslaget på lastfaktorn. Lastfaktorn är förhållandet mellan brottgränslasten och den verkliga lasten. De parametrar som studeras är tryckhållfastheten, E-modulen, densiteten och tvärkontraktionen för de olika brodelarna. Parametrarna studeras enskilt utan hänsyn till eventuell korrelation. De brodelar som studeras är fyllningen, bågen, fundamenten och asfalten. Den klart viktigaste komponenten visar sig vara fyllningen. Med ökad styvhet eller ökad tvärkontraktion i fyllningen följer ökad last­faktor. Ekvationerna bakom brottenveloppet kan härledas ur jämviktsekvationer för det oarmerade tvärsnittet. Influenslinjerna normeras med avseende på tvärsnittets kapa­citet för att få ut utnyttjandegraden längs hela bågen. Detta görs då det egentligen inte är för stor tvärsnittskraft som orsakar brott utan för stor spänning. Högsta och lägsta utnyttjandegrad för böjande moment och normalkraft lokaliseras när de olika typlasterna körs över bron. Utnyttjandegraderna placeras i brottenveloppet för att sedan räkna fram en lastfaktor. Ett flertal liknande broar har lastats till brott i en studie genomförd av British Transport and Road Research Laboratory. En av broarna i studien, Prestwood Bridge, har använts i denna rapport som jämförelse med Glomman. Då bärförmågan hos Prestwood Bridge är känd används den till att bekräfta att metoden med brott­enveloppet är tillämpbar. För att jämföra resultaten från tvärsnittsanalysen i brottenveloppmetoden med en annan metod, testades även Glomman och Prestwood Bridge i det kommersiella programmet RING 2.0. Metoden som används i RING 2.0 skiljer sig från brottmoden i denna rapport genom att istället beräkna lastfaktorn när fyra olika tvärsnitt har uppnått sina kapaciteter och bron kollapsar. Metoden med brottenvelopp tillåter ett A/B-värde (Axel- och Boggitryck) på 102 kN/147 kN när mycket dåliga parametervärden används och 181 kN/226 kN när referensfallet med normala parametervärden används. Även om bärförmågan kan anses vara acceptabel är osäkerheterna stora. För att få en nogrannare uppfattning om brons faktiska tillstånd bör fortsatta studier utföras, som t.ex. en icke-linjär modell.

Pålgrundläggning är en vanlig metod vid grundläggning där sämre markförhållanden råder. För broaroch andra anläggningskonstruktioner måste stora laster tas i beaktande, både horisontella ochvertikala. Att dimensionera för detta kan vara en tidskrävande process som kräver många upprepadeberäkningar för att hitta en fungerande pålkonfiguration.Syftet med denna studie är att undersöka hur man med hjälp av ett avancerat analysprogramtillsammans med parametrisk modellering kan effektivisera processen för beräkning av pålgrupper.Studien avser undersöka hur man kan uppnå detta syfte med hjälp av Sofistik, ett FEM-program, isamverkan med Rhinoceros och Grasshopper, program för CAD och visuell programmering. Måletmed studien är att ta fram en effektiv metod där man med hjälp av ett skript med ändringsbaraparametrar kan skapa en mer automatiserad och flexibel process för modellering och beräkning avpålgrupper. Med metoden ska man kunna skapa och beräkna pålkonfigurationer under varierandeförutsättningar, med ett resultat som står sig väl mot mer etablerade metoder.Studien har visat att metoden är användbar för syftet att modellera och beräkna pålgrupper. Arbetet harresulterat i ett skript där användaren kan definiera ingående parametrar om material, geometri ochlaster, och genom skriptet både skapa en tredimensionell modell av en pålgrupp och sedan analyseradenna i analysprogrammet. Processen sker till stor del automatiskt och är flexibel på så sätt attparametrarna kan ändras och direkt uppdatera modellen och utföra en ny beräkning.Metoden har visat sig ge jämförbara resultat med ett etablerat beräkningsprogram för pålar, CAERymdpålgrupp, under förutsättning att en förenklad beräkning görs där bottenplattan ges oändligstyvhet. / Piling is a common method of foundation where poorer soil conditions prevail. For bridges and otherplant structures, large loads must be considered, both horizontal and vertical. Dimensioning for thiscan be a time-consuming process that requires many repeated calculations to find a working pileconfiguration.The purpose of this study is to investigate how, with the help of an advanced analysis programtogether with parametric modelling, the process for calculating pile groups can be streamlined. Thestudy aims to investigate how this goal can be achieved with the help of Sofistik, a FEM program, incollaboration with Rhinoceros and Grasshopper, programs for CAD and visual programming. The aimof the study is to develop an efficient method where, with the help of a script with adjustable values, amore automated and flexible process for modeling and calculating pile groups can be created.The study has shown that the method is useful for the purpose of modeling and calculating pile groups.The work has resulted in a script where the user can define parameters about material, geometry andloads, and through the script create a 3D model of a pile group and analyze this in the analysisprogram. The process is largely automatic and is flexible in such a way that the parameters can bechanged and directly update the model to perform a new calculation.The method has been shown to give comparable results with an established calculation program forpiles, CAE Rymdpålgrupp, provided that a simplified calculation is made where the foundation slab isgiven infinite stiffness.

Ice hockey has been identified as a sport with a high risk for concussions due to it being highly physical. Improvements have been made over the years to improve the protective gear for the players effectively eliminating more severe traumatic brain injuries (TBIs) however mild concussions (mTBI) are still prevalent to this day. One way of predicting these injuries in the recent years is the usage of finite element (FE) analysis to recreate impacts to study the effects of said head kinematics and strain parameters using validated FE models of the brain. In this thesis, video analysis was done on five cases resulting in a concussion and five cases not resulting in concussion from both the Swedish Hockey League (SHL) and the National Hockey League (NHL) to extract the initial velocities and positioning. The average velocity for the injured player and attacking player was 5.12 m/s and 5.08 m/s respectively for the impacts resulting in a concussion. Additionally, the average velocity for the injured player and attacking player was 4.80 m/s and 5.51 respectively for the impacts not resulting in a concussion. The video analysis methodology was also validated using a dataset from a football game and resulted in an average error of 25.4%. The impacts were recreated using the extracted velocities and initial positions in LS-PrePost with the full body FE model THUMS v.4.02 representing a 50th percentile adult male fitted with a helmet previously developed by master thesis students at KTH. The simulations were ran using LS-DYNA. The head kinematics from the head’s center of gravity and brain strain measured called Maximum Principal Strain (MPS) were extracted. Using the MPS values, the 95th percentile was calculated to then determine the likelihood of concussion. The MPS95 ranged from 0.18 to 0.63 for the cases resulting in a likelihood of concussion of 7.48 to 100%. For the cases not resulting in a concussion, the MPS95 values ranged from 0.20 to 0.45 resulting in likelihood of concussion 11.1 to 80.5%. The head kinematics extracted reported similar outcome in terms of risk of suffering concussions. The varying results can be pointed to the drawbacks in the methodology such as the error of the video analysis and the positioning of FE models. / Ishockey har fastställts som en sport med höga risker för hjärnskakning på grund av dess fysiska natur. Med åren har förbättringar gjorts på skyddsutrustningen vilket har avlägsnat allvarligare hjärnskador (TBI) från sporten, men dessvärre förekommer mildare hjärnskakningar än idag. På senare år har användning av finita element (FE) metoder använts för att återskapa kollisionerna för att förutspå dessa skador. Detta görs genom att använda validerade FE modeller av hjärnan för att analysera kinematiken samt töjningarna. I detta arbete gjordes en videoanalys av fem fall som resulterade i hjärnskakning samt fem fall där kollisionen inte resulterade i en hjärnskakning från både den Svenska Hockey Ligan (SHL) och "National Hockey League" (NHL). Från videoanalysen togs de initiala hastigheterna samt positionerna fram. Den genomsnittliga hastigheten för den skadade spelaren respektive attackerande spelaren var 5.12 m/s och 5.02 m/s för fallen där hjärnskakning hade skett. För fallen där hjärnskakning inte hade skett var hastigheten för den skadade respektive attackerande spelaren var 4.80 m/s samt 5.51 m/s. Videoanalysmetoden validerades genom att utföra videoanalysis på en databas från en fotbollsmatch. Valideringen resulterade i ett genomsnittligt fel på 25.4%. Kollisionerna återskapades genom att använda de extraherade initiala hastigheterna och positionerna i LS-PrePost med FE helkroppsdockan THUMS v.4.02 som representerade en 50:e percentil vuxen man utrustad med en ishockeyhjälm som utvecklats av tidigare masterexamensstudenter på KTH. Simuleringarna gjordes genom LS-DYNA. Huvudkinematiken från huvudets tyngdpunkt samt de maximala principiella töjningarna (MPS) i hjärnan extraherades. Från de extraherade MPS värdena kunde den 95:e percentilen uträknas för att bestämma sannolikheten att hjärnskakning sker. För fallen där hjärnskakning skett, varierade MPS95 värdet mellan 0.18 till 0.63 vilket motsvarar en risk för hjärnskakning på 7.48% respektive 100%. För fallen där hjärnskakning inte hade skett varierade MPS95 värdet från 0.20 till 0.45 vilket motsvarar 11.1% respektive 80% risk för hjärnskakning. Den extraherade huvudkinematikens risk för hjärnskakning överensstämde för det mesta med MPS95 sannolikheterna. De varierande resultaten kan hänvisas till de brister i metoden som exempelvis felet i videoanalysen samt positioneringen av FE modeller.

It is of great importance to ensure the structural safety of dams during earthquakes since a failure may cause catastrophic consequences. Conventional computation of the structural response of dams is based on a simplified approach where the foundation is considered as massless. However, recent developments have produced several new analysis methods that consider the foundation mass, modelled with absorbing boundaries and free-field forces. These newer methods are intended to simulate the seismic structural response more accurately, optimize the design and minimise future unnecessary reparations. The aim of the thesis was to investigate the influence of foundation modelling in seismic time history analyses. This was done by comparing the established massless foundation approach to two approaches with foundation mass and free-field forces included; the analytical approach presented by Song et al. (2018) and the direct FE approach by Løkke (2018). Both the efficiency of the seismic wave propagation simulation and the structural response of the dam were of interest, and points on the dam and foundation were studied to accurately compare these modelling approaches. The time history analyses showed that the massless approach corresponded perfectly with the ideal theoretical velocity at the foundation surface when studying only the foundation block, as expected. The analytical and direct FE however, differed slightly from the theoretical value but still gave an accurate representation. Both methods using free-field forces obtained equivalent and realistic structural responses when studying the dam-reservoir-foundation model. The massless method however,strongly overestimated the dam response and was therefore found to not capture the actual behavior of the dam accurately, despite modifications such as increased material damping in the concrete. Additionally, another aim was to analyse the influence of modelling in 2D versus 3D for determining the dynamic characteristics of the dam such as natural frequencies and eigenmodes of the dam. These frequency analyses were made using models with and without foundation mass considered and was compared to experimental data.The massless 3D model was found to be the most effective modelling approach for deriving the dynamic characteristics of the dam since the use of a 3D model was necessary in order to study the behaviour of the whole dam and post-processing was simpler when using the massless model. / Det är nödvändigt att säkerställa dammars säkerhet mot jordbävningar i design-processen eftersom ett dammbrott kan få katastrofala konsekvenser. Traditionellt används förenklade beräkningar där dammens strukturella respons beräknas med en berggrund där bergets massa är försummad. Den senaste tiden har flera nya analysmetoder tagits fram, som tar hänsyn till bergets massa och är modellerade med absorberande randvillkor och free-field forces. De nyare metoderna förväntas modellera de seismiska krafterna mer exakt för att optimera designen och minimera onödiga reparationer. Syftet med projektet var att undersöka inverkan från olika metoders sätt att beakta berggrunden vid seismiska analyser. Det utfördes genom att jämföra den etablerade masslösa metoden med två metoder som beaktar bergmassan och free-fieldforces; den analytiska metoden av Song et al. (2018) och Direct FE-metoden av Løkke (2018). Både effektiviteten i den seismiska vågutbredningssimuleringen och dammens strukturella respons var av intresse. Modelleringsmetoderna jämfördes genom att studera punkter på både dammen och berget. När enbart berggrunden studerades med den masslösa metoden så erhölls, som förväntat, god överenstämmelse med den ideala teoretiska hastigheten på bergsytan. De analytiska och Direct FE metoderna skiljde sig marginellt från det teoretiska värdet men gav fortfarande en korrekt hastighet på bergsytan. Vid analys av modeller med dam och reservoar inkluderade, gav metoderna som använde free-field forces ekvivalenta och realistiska strukturella responser. Den masslösa metoden däremot, överskattade kraftigt dammens respons och ansågs därför inte modelleradet verkliga beteendet hos dammen på ett korrekt sätt, trots modifieringar med ökad materialdämpning i betongen. Ett annat syfte var att analysera påverkan av modellering i 2D kontra 3D för att bestämma dammens dynamiska egenskaper, som egenfrekvenser och egenmoder. Dessa frekvensanalyser gjordes med hjälp av modeller som både beaktade och försummade bergets massa, och jämfördes med experimentella data. Den masslösa 3D-modellen visade sig vara den mest effektiva modelleringsmetoden för att erhållade dynamiska egenskaperna hos dammen. Det eftersom en 3D-modell var nödvändig för att studera hela dammens beteende och hantering av utdata var förenklad vid användning av den masslösa modellen.

This master thesis was carried out at Scania CV AB. The focus for this thesis is the prediction of welding distortions that can cause problems in the manufacturing process of Scania's after-treatment system. The after-treatment system is mainly assembled by sheet metal plates of the ferritic stainless steel EN 1.4509. The plates are welded together. When welding, distortions and residual stresses occur, and they also depend on the sequence in the component was welded together. The distortions and residual stresses can cause tolerance related issues and a lower lifetime for the welded components. Experiments are expensive and therefore it is desirable to simulate the welding process, thereby controlling distortions and optimizing welding sequences. To simulate the welding process and predict the welding distortions a thermo-mechanical FE-model was created for two typical welds found on the after-treatment system. The first scenario was two thin plates welded onto each other in an overlap weld joint and the second scenario was a thin plate welded onto a thick plate in a overlap weld joint. After the FE-model was compared to the experiments. An optimization of the welding sequences was also made on a larger component typically found on the after-treatment system. The FE-model can predict the distortion shape with good accuracy for the T-fillet weld, while the model predicted a more symmetric distortion shape on the overlap weld compared to a more asymmetric shape found on the experiments, but the error is still not very large. The Fe-model can also be used to optimize the welding sequence for bigger components on the after-treatment system within a reasonable time span compared to doing the opimization manually in an experiment. / Detta examensarbete gjordes för Scania CV AB. Fokus for detta examensarbete har varit kvarvarande deformationer efter svetsning som kan skapa problem vid tillverkningen av Scanias avgasefterbehandlingssystem. Avgasefterbehandlingssystemet är till mesta dels konstruerat av stålplåtar av det ferritiska rostfria stålet EN 1.4509, plåtarna är svetsade ihop och då uppstår kvarvarande deformationer. När komponenter svetsas samman uppstår deformationer och restspänningar. Dessa deformationer och restspänningar är också beroende på i vilken sekvens komponenterna har svetsats ihop. Deformationerna och restspänningarna kan skapa problem med toleranser och sänka livslängden för komponenterna som sammanfogats. Experiment är kostsamma och därför är det önskvärt att simulera svetsprocessen, och därav kontrollera deformationerna som uppstår och optimera i vilken sekvens som komponenterna ska svetsas ihop. För att simulera svetsprocessen och prediktera de kvarvarande deformationerna efter svetsning så gjordes termo-mekanisk FE-model för två vanliga svetsscenarion för avgasefterbehandlingssystemet. Det ena scenariot är två tunna plåtar som svetsas ihop i en överlappande position och det andra var en tunn plåt som svetsas på en tjockare plåt. Ett experiment gjordes sedan för båda svetstyperna. Efter att svetstyperna hade jämförts med experimentet så gjordes en optimering av svetssekvensen för en större komponent likt komponenter funna på avgasefterbehandlingssystemet. Den termomekaniska FE-modelen kunde prediktera de kvarnvarande deformationerna och deras form med bra noggrannhet jämfört med experimentet med undantag för en deformationsform på de tunna plåtarna som var mer symmetrisk i FE-modellen jämfört med den asymmetriska formen i experimentet. FE-modellen kunde också användas för att optimera svetssekvensen för den större komponenten inom en rimlig tidsrymd.

Introduction Concussion is an increasing concern in soccer, a sport where players actively use their heads as a part of the game without being required to wear protective headgear. Protective headgear is available but studies disagree about their effectiveness. Objective The aim of this study was to evaluate the protective effectiveness of a protective soccer headgear in head-to-head impacts. Methods The KTH finite element head model was used to reconstruct a head-tohead impact in soccer that resulted in a concussion. Different impact velocities, impact angles and impact locations were simulated with the injured player without and wearing a modeled protective soccer headband. The evaluation was based on how effectively the headband reduced head kinematics and strain in the brain tissue. Results The headband reduced the head kinematics and the strain in the brain for all simulations. Increased velocity had significant effect on the peak kinematics and peak strain values. Kinematics and strain were sensitive to the impact location but impact angle parameter did not show as significant differences as the other parameters. Conclusion The protective soccer headband effectively reduced peak kinematics of the head and peak strain value in the brain for all parameters studied. Further validation is needed to see to what extent it can prevent concussion. / Introduktion Hjärnskakning är ett växande problem inom fotboll, en sport där spelarna aktiv använder huvudet i spelet men det finns inget krav på att använda något huvudskydd. Det finns huvudskydd för fotbollsspelare men tidigare studier visar inget tydligt svar på deras skyddsförmåga. Syfte Att utvärdera den skyddande förmågan av huvudskydd inom fotboll i huvudkollisioner. Metoder Två KTH finita element huvudmodeller användes för att rekonstruera en kollision som resulterade i hjärninskakning. Olika islagshastigheter, islagsvinklar och islagspunkter simulerades med eller utan huvudskydd för den skadade spelaren. Utvärderingen var baserad på hur effektivt huvudskyddet reducerade huvudkinematiken och töjningar i hjärnvävnaden. Resultat Huvudskyddet reducerade huvudkinematiken och töjningarna i hjärnan för alla islagssituationer. En ökande islagshastighet hade en signifikant effekt på de kinematiska pikvärden och hjärnvävnadstöjningarna. Kinematiken och piktöjningen var väldigt känslig mot islagspunkt medan islagsvinkel inte visade på några signifikanta skillnader. Slutsats Fotbollshuvudskyddet visade på en effektiv reduktion av huvudkinematiken och pikvärdena av hjärntöjning för alla studerade parametrar. Ytterligare validering behövs för att förstå graden av skydd mot hjärnskakning.