Tyréns ABs har utfört stabilitetsundersökningar för fastigheterna Plogen16samtVälten2 och 3 i Umeå kommun. Områdena är attraktiva vid Umeälv och fastighetsbolaget Cityfastigheter i Umeå AB har önskan att exploatera dem. De beaktade områdena innesluts av Tvärån och Umeälv som medför att området får ett komplext utseende. Det finns således två slänter som omsluter områdena, en mot Tvärån och en mot Umeälv. Områdena består främst av silt med inslag av sand och sulfidsilt men mäktighet på 10 meter. Slänten mot Tvärån visade på markrörelse medan den branta slänten mot Umeälv inte visade några stabilitetsproblem. Tidigare utförda stabilitetsberäkningarna av Tyréns AB visade på 13-14 meter säkerhetsavstånd från slänten mot Umeälv. Då områdena är bebyggda närmare än säkerhetsavståndet och då anses stabil när ingen deformation av slänten har kunnat tydas, väcks frågan hur vida 2D-beräkningar är tillräckliga för att beskriva stabiliteten i dessa typer av slänter kring älvar. Det ledde fram till en önskan om att genomföra stabilitetsberäkningar i 3D. Programvara som valdes för att genomföra 3D-beräkningar var PLAXIS 3D. Då de utförda beräkningarna av Tyréns AB genomfördes i programmet SLOPE/W som tillhör programvaran Geostudio bedömdes att beräkningar i PLAXIS 2D vara nödvändiga att genomföra för att en jämförelse skulle kunna ske. Detta för att PLAXIS och SLOPE/W har olika beräkningsmetoder för att beräkna stabiliteten. Beräkningarna genomfördes i PLAXIS 2D för de båda slänterna med dränerad och odränderad analys. Det för att beakta det mest ogynnsamma situationen. 2D-modellen i SLOPE/W replikerades till PLAXIS 2D medan 3D-modellen byggdes upp från en inmätt terrängmodell av områdena. Undersökningarna visade att odränerade förhållanden gav den lägsta säkerheten av slänterna för 2D och för 3D. Resultaten mellan 2D- och 3D-beräkningar påvisade en betydande stabilitetsökning vid 3D-beräkningar. Beräkningarna i 2D, odränerat, genomfördes inte då modellen kollapsade i beräkningsförfarandet, det tolkades som att säkerhetsfaktorn är under 1 för slänten mot Umeälv. För samma slänt i 3D-modellen uppgick säkerhetsfaktorn till 1,48. Den dränerade beräkningen gav i 2D ett brott på 8 meter från släntkrön och en säkerhetsfaktor på 1,2 och i 3D-beräkningen beräknades den värsta brottytan i den strandpromenaden som ligger vid släntfoten av Umeälv. Det tyder på att de tredimensionella effekterna är av avgörande betydelse för stabiliteten. Det är därmed av värde att utföra 3D-beräkningar för komplexa områden.

Dagens industri är under en konstant utveckling där stora krav är efterfrågad. Miljöpåverkan, kostander och tidspress samtidigt som bra kvalite och säkerhet som krävs är bara några faktorer som är förväntad från industrier. Genom ett korrekt arbetsmetodik kan den växande efterfrågan överträffas. Syftet med detta arbete är att påvisa att på ett iterativ arbetsätt där FEM och Benchmarking som verktyg kan besvara dessa krav och därmed ge ett effektivare produktutvecklingsfas. Detta examensarbete har genomförtts i uppdrag av ZP Engineering. Det är ett företag som har experter inom Benchmarking samt Cost Reduction. Metoden som användes under arbetetsgång är båda kvantitativ men också kvalitativ. Där rapporten började med en litteraturstudie via böcker, vetenskapliga artiklar samt studie besök hos ZP Engineering. När grunden för en produktutvecklingsfasen är stark och det finns tillräckligt mycket med data förenklas processen och risken för framtida problem minskar. Genom att optimera en crossmember på ett iterativ sätt där FEM och Benchmarking går det att på kort tid lösa avancerade problem med en simpel men adaptiv metodik. Via Benchmarking går det att lära sig av konkurenterna i arbetsmarknaden och inte behöva skapa produkt från början. Och genom att använda sig utav FEM kan produkter modelleras och sättas för tester på ett mjukvaraprogram där statiska analyser görs. Resultatet för arbetet visade sig att utnyttja FEM och Benchmarking inom en CAE driven produktutvecklingsfas ger förbättrad produkt inom en kortare tid. Den egen konstruerade Crossmembern som optimerades gav en viktminsking på 67% jämfört med Poletar 2 och 59% jämfört med Tesla Model 3. / Today’s industry in under constant development where big demands is sought after in areas such as environmental impact, costs and a time pressure. At the same time, some factors such as quality and safety, is expected from industries. Through a correct working method can the growing demand of product exceed. The purpose of this project is to show that using an iterative way of work, FEM and Benchmarking, as tools can answer the demands and therefore give more effective production development. This thesis has been implemented through ZP Engineering, who are a company that has expert in Benchmarking and Cost Reduction. The method that is used for this work is both quantitative and qualitative. This thesis started with a literature study with books, scientific articles and a visit to ZP Engineering. When the foundation for the production development phase is strong and has enough data, then the process become simple and the risk for problem in the future decreases. By optimizing a crossmember in an iterative way where FEM and Benchmarking are used as tools, it become significantly easier to solve advanced problems in a simple but adaptive method. With Benchmarking you can learn from your competitors in the market, and you don’t have to create a product from the beginning. And by using FEM can products be modelled and be tested on a software program were static analyzed are performed. The result from this thesis showed that using FEM and Benchmarking through a CAE driven production phase give an improved product in a shorter time period. The own constructed Crossmember, that was optimized, had a weight loss on 27% compared to Polestar 2 and 36& compared to the Tesla Model 3.

Comfort analyses regarding human induced vibrations It is not too common among civil engineers in Sweden to perform comfort analyses considering the vibrations caused by human activities. In addition, the Swedish standards lack requirements to be used for comfort analyses in design of floor-systems. The demand for large spans in combination with slender slabs, is today a reason to investigate the floor-system constructions, in order to prevent disturbing vibrations and oscillations. The purpose of this thesis is to create a guide for how a comfort analysis, considering vibrations, should be implemented. Göran Svedenbjörk who is an expert in structural dynamics has been interviewed where he presents his latest project Värtaterminalen and answers some questions about vibrations due to human activities. Floor-systems, consisting of concrete slabs supported by steel or concrete beams, have been investigated with simulations in the finite element program Abaqus. In the simulations, the influence of various factors on the natural frequency of floor-systems and the acceleration level caused by dynamic loads, is studied. Properties like elastic modulus, span width, boundary conditions, density, slab thickness and placement the load have been investigated. The influence of reinforcement on the natural frequency and acceleration level has also investigated through numerical simulations. The results showed that the additional stiffness from the reinforcement had little effect on the natural frequency of floor-system. It should, however, be noted that the concrete slab was assumed to be uncracked in the numerical models. This means that the reinforcement may have a higher influence on a cracked concrete slab, due to its reduced stiffness. Reinforcement has a larger effect on the acceleration level and in some of the studied cases, the maximum acceleration is reduced with 25%. The stiffness and the mass of the reinforcement result in lower acceleration values. Even prestressed reinforcement effect has been studied in the numerical models. It was found that the effect of prestressed reinforcement is not significantly different compared to regular reinforcement in this context.

Fyrpålsfundament har traditionellt utförts med uppbockad jämnt fördelad rutarmering. Efter införandet av de europeiska konstruktionsreglerna, Eurokoderna, rekommenderas att en fackverksmodell tillämpas vid dimensionering av pålfundament. Normalt appliceras en fackverksmodell med trycksträvor som går från pelare ut till respektive påle och med dragband mellan pålarna. Armeringen utförs som slutna slingor koncentrerat mellan pålarna. Entreprenör föredrar den jämnt fördelade rutarmeringen då utförandet av den armerade betongplattan underlättas. I det här examensarbetet undersöks en alternativ fackverksmodell som förväntas ge en spänningsbild som motiverar en jämnare utbredd armering i betongplattans underkant samtidigt som alla dimensioneringskrav i brottgränstillstånd är uppfyllda. Vidare jämförs den upprättade fackverksmodellen med traditionellt använda beräkningsmodeller. Studien innefattar en FE-analys av ett fyrpålsfundament som modelleras med olika armeringsfördelning. Fördelningen av armeringen är framtagen ur analytiska beräkningar baserade på tre olika beräkningsmodeller: ny upprättad fackverksmodell, traditionell fackverksmodell och modell baserad på klassisk balkteori. Erhållna resultat visar på att alla tre beräkningsmodellerna kan med framgång tillämpas vid dimensionering av pålfundament i brottgränstillstånd. Studien bör betraktas som en initial undersökning där nästa steg är att verifiera erhållna resultat från FE-analys med provningar på pålfundamentet.

Electric propulsion in the heavy truck industry require knowledge in certain new areas involved in electric machine manufacturing. One of these new manufacturing steps is copper bending for production of stator windings. This thesis aimed to look at whether finite element simulations can be used in gathering experience to improve an existing stator design. Existing winding scheme is modeled, and simplified cases of different bending steps are simulated using finite element method. The result shows the critical areas where the largest stress and strain occurs in the existing design, giving input of how the bending affects the copper wire as well as the isolation layer of the wire, to improve future bending scheme designs. / Transportindustrin för tunga fordon står inför ett teknikskifte, klassisk förbränningsteknik ersätts av elektrisk drift. Denna tekniska utveckling innebär nya produkter i tillverkningen, vilket kräver kunskap kring processer för statorlindning med koppartråd. Detta arbete har ämnat titta på huruvida simulering med finita element metod kan användas för att erhålla kunskap kring böjningens påverkan på koppartråd och dess isoleringsskikt. Det har ingått geometrisk modellering av ett befintligt böjningsmönster, finita element simulering av förenklade geometrier för att utvärdera kopparens samt isoleringsskiktets spänningar och töjning vid böjning, resultatet visar vart de största deformationerna är samt vilka böjningar som kan vara kritiska, vilket ger information för möjliga designförbättringar till kommande lindningsscheman.

A workflow to go from topology optimized concept to a detailed design was created in this thesis. This was done through the use of Implicit-based geometries and Non-linear finite element analysis. The workflow was created by creating a script combining three different programs to create STL files, refine them and to measure reaction force of the design. This was done cause there is no established way to get a detailed design in the earlier stages of designing a product. Using this approach with Implicit-based geometries a design which can be examined morphed and tested in the earlier stages of the design development can be generated. In this thesis the workflow was implemented on two different designs were both was morphed in three different regions with a magnitude varying from 0-1 and then measured reaction forces with non-linear finite element analysis for each combination of the magnitude. The reaction forces and volume output were then used to create a metamodel which was optimized to minimize weight whilst keeping a certain reaction force. One of the designs was given from Epiroc to improve from their previous design, and the thesis concluded a design with a weight reduction of 7% with reaction forces being higher in three out of four measuring points. / Ett arbetsflöde för att gå från topologioptimerade koncept till en detaljerad design skapades i denna avhandling. Detta gjordes genom användning av geometrier baserade på implicita ytor och icke-linjär finita elementanalys. Arbetsflödet skapades genom att kombinera tre olika program i ett skript för att skapa STL-filer, förfina dem och mäta reaktionskraften i designen. Detta gjordes eftersom det inte finns något etablerat sätt att få en detaljerad design i de tidigare stadierna av produktframtagning. Genom att använda detta tillvägagångssätt med implicit baserade geometrier kan en design skapas som kan undersökas, förändras och testas i de tidiga stadierna av designutvecklingen. I denna avhandling implementerades arbetsflödet på två olika designer som båda förändrades i tre olika regioner med en magnitud som varierade från 0 till 1. Därefter mättes reaktionskrafterna med icke-linjär finita elementanalys för varje kombination av magnituden. Reaktionskrafterna och volymutdata användes sedan för att skapa en metamodel som optimerades för att minimera vikten samtidigt som en viss reaktionskraft behölls. En av designerna tillhandahölls av Epiroc för att förbättra deras tidigare design, och avhandlingen kom fram till en design med en viktminskning på 7% jämfört med den tidigare, samtidigt som reaktionskrafterna var högre i tre av de fyra mätpunkterna.

Föreliggande studie omfattar sättningsberäkningar med den senaste kommersiella versionen av datorprogrammet FEM-Design 12, utvecklat i samverkan mellan konstruktörer och geotekniker.Programmet är en uppföljare till den tidigare versionen FEM-Design 11 och även en förbättring av den betaversion 12, som fanns tillgänglig och under utveckling fram tills att den första kommersiella versionen av FEM-Design 12 lanserades under hösten 2013. Tidigare studier har gjorts av en Betaversion 12 i form av ett examensarbete, där jorden modellerades med volymelement, enligt kontinuumsmekanik. Resultaten i studien påvisade en stor procentuell sättningsdifferens (22 %) jämfört med sättningsberäkningar i det geotekniska programmet PLAXIS. Denna procentuella skillnad kan antingen bero på att själva byggnaden inte kan modelleras i PLAXIS och därmed inte kunde beaktas i beräkningarna, eller att det fanns brister i betaversionen FEM-Design 12, vilka gjorde att resultaten som uppvisades inte var rättvisande.I denna naturliga fortsättning har nya beräkningar gjorts med hjälp av den senaste kommersiella versionen av FEM-Design 12 för att validera sättningarna i en ny pilotstudie och undersöka om rimliga resultat erhålls. Som en del av denna jämförelse och värdering har även sättningsberäkningar för hand utförts.Interaktionen mellan FEM-Design och användarna har granskats för att se hur brukarna upplever den nya versionen samt om programmet uppfyller de mål som formulerades i samband med utvecklingsarbetet. Tre olika projekt har modellerats i FEM-Design 12 där jorden beskrivs med finita element (volymelement). / The present study includes settlement calculations with the latest commercial version of the computer program FEM-Design 12, developed in collaboration between geotechnical- and structural engineers.The program is a sequel to the earlier version FEM-Design 11 and also an improvement of the beta version 12, which was available and under development until the first commercial version of FEM-Design 12 was launched in autumn 2013.Previous studies have been made of a Beta version 12 in the form of a study, where the soil was modeled with volume elements, according to continuum mechanics. The results of this study demonstrated a large percent set difference (22 %) compared to settlement calculations in the geotechnical computer program PLAXIS. This percentage difference could either be due to that the building itself cannot be modeled in PLAXIS and thereby could not be considered in the calculations, or that there were deficiencies in the beta version FEM-Design 12, which led to that the results exhibited were not accurate.In this natural continuation, new calculations have been made by using the latest commercial version of FEM-Design 12 to validate the settlements in a new pilot Study and examine whether reasonable results is obtained. As part of this comparison and evaluation, hand calculations have been performed.The interaction between FEM-Design and the users have been examined to see how the users experience the new version and whether the program meets the objectives formulated in the context of the development work.Three different projects have been modeled in FEM-Design 12 where the soil is described by finite element (volume elements) will be used.

As of now, the most common way in Sweden, to address the issue of local buckling of steelstructures is through the procedure called the effective width method. A less commonprocedure for dealing with local buckling is the reduced stress method. The benefit of thelatter method is that, when combined with finite element analysis, results in a less tediousdesign process. However, this method is often labelled as a method that results in anoverconservative design. Therefore, the purpose of this report is to compare and evaluate thereduced stress method against the effective width method and nonlinear finite elementmethod. The nonlinear FE-analyses are performed with intention of simulating the realbehaviour of the structure and serve as a reference for the other two methods. The comparisonis conducted through a series of analyses, on different steel members with various loadconfigurations and slenderness in order to include the most common cases in the constructionindustry. This report resulted in recommendations for when the reduced stress method couldbe a relevant design procedure, with emphasis on providing reliable and accurate resultscompared to FE-analyses. Furthermore, the report resulted in proposed further studies, bothregarding the improvement of the reduced stress method and other structural elements thatshould be studied. The result from the report indicates that the reduced stress method can beused when the effect of patch loading is small. Furthermore, it is recommended to obtain thecritical stresses from a linear finite element analysis rather than from hand calculations, as tonot end up with over-conservative results. / I Sverige behandlas problemet med lokal buckling av stålkonstruktioner vanligtvis med hjälpav den effektiva bredd metoden, vilket är en dimensionergsmetod som återfinns i Eurocode.En ytterligare dimensionerings metod för lokal buckling som presenteras i Eurocode är denreducerade spänningsmetoden. Den senare nämnda metoden är fördelaktig då den kombinerasmed linjära finita element analyser, vilket resulterar i en mindre tidskrävandedimensioneringsprocess. Dock är metoden känd för att ofta resultera i överdimensioneradekonstruktioner, vilket bidragit till att mindre antal konstruktörer använder sig av denna metod.Syftet med denna rapport blir därmed att jämföra och utvärdera den reduceradespänningsmetoden gentemot den effektiva bredd metoden och olinjär finita element metoden.De olinjära finita element analyserna genomfördes med syfte att simulera det verkligabeteendet och för att sedan jämföra dessa resultat med de två andra metoderna. Analyser harutförts på flera stålbalkar med olika lastkombinationer och slankhet för att inkludera devanligaste fallen inom byggindustrin. Dessutom har det tagits fram några rekommendationerför användningen av metoderna och dessa är presenterade med avseende på de erhållnaresultaten. Rekommendationer för den reducerade spänningsmetoden har presenterats ochytterligare studier gällande dessa metoder och andra konstruktionselement har föreslagits. Deslutsatser som kunde dras är att den reducerade spänningsmetoden kan användas förkonstruktioner som inte påverkas i allt för stor grad av intryckning. För att ge tillförliterligaresultat så rekommenderas att kritiska spänningar erhålles från linjära finita element analyser.

<p>Highland Group AB was helping a customer of theirs to create an All-Terrain Vehicle (ATV), a project Highland has never been involved with before. For the wishbone arms of the wheel suspension, traditional manufacturing methods and tubes with cylindrical or square shaped cross section was preferred. We performed a simulation where the ATV was driving on a bumpy road too see the forces involved. With the results we proceeded to calculate the strength of the concepts to find out which is best suited for the tough environment in which the ATV is used. The concept that turned out to be the best was a wishbone made of circular cross section, which had good structural strength and did fulfill the demands that we required for the construction. The company where interested in the project and could see themselves proceeding with the work in the future. We helped the company to find interest for computer aided simulation in collaboration with structural strength analysis, which they would like to engage in. The project has given us a larger knowledge in the choices of construction and structural strength analysis as well as experience working with computer aided construction tools.</p>

Highland Group AB was helping a customer of theirs to create an All-Terrain Vehicle (ATV), a project Highland has never been involved with before. For the wishbone arms of the wheel suspension, traditional manufacturing methods and tubes with cylindrical or square shaped cross section was preferred. We performed a simulation where the ATV was driving on a bumpy road too see the forces involved. With the results we proceeded to calculate the strength of the concepts to find out which is best suited for the tough environment in which the ATV is used. The concept that turned out to be the best was a wishbone made of circular cross section, which had good structural strength and did fulfill the demands that we required for the construction. The company where interested in the project and could see themselves proceeding with the work in the future. We helped the company to find interest for computer aided simulation in collaboration with structural strength analysis, which they would like to engage in. The project has given us a larger knowledge in the choices of construction and structural strength analysis as well as experience working with computer aided construction tools.