This report presents a master thesis project at KTH at the school of Engineering Science. The project is done in collaboration with ABB Robotics, a company who develops industrial robots. A robot consists of several parts and the last structural part is the wrist. During the project, a glued bolt joint, commonly named hybrid joint, in the wrist was investigated. The glued bolt joint mounts a protecting cover to the wrist and is a vital component to prevent leakage and provide structural strength to the wrist. The project's purpose was to create a time efficient and accurate methodology how to model the glue bolt joint in Finite element. Four different modelling methods of the adhesive layer were developed. One method includes friction contact, one method includes glue spring contact, one method includes solid element, and the last method includes cohesive elements. The developed methods were based on the pre-study and a previous master thesis project collaborated with the company. The modelling methods were verified against lab measurement where stresses in the wrist and bolt stresses were measured. Furthermore, to include the bolt preload in the models, a modelling and post-processing method was developed. The results showed similar simulated and measured von Mises stress in the structure of the wrist. However, the simulated bolt stress was significantly higher compared to the measured bolt stress for all methods. The main conclusion with the project is that none of the methods is accurate enough and further verification of the methods needs to be done before an accurate method can be determined. / Denna rapport presenterar ett examensarbete på Skolan för teknikvetenskap på KTH. Projektet är gjort i samarbete med ABB Robotics, ett företag som utvecklar industrirobotar. En robot består av flera delar, vara av den sista delen är handleden. I projektet undersöks ett limmat skruvförband, kommersiellt känd som hybrid förband, i handleden. Det limmande skruvförbandet monterar ett skyddande lock på handleden och är en viktig komponent för att minska risken för läckage och etablera styvhet till konstruktionen. Syftet med projektet var att skapa en tidseffektiv och säker metod hur det limmade skruvförbandet kan modelleras i Finita element. Fyra olika modelleringsmetoder av förbandet togs fram. En metod innefattade friktions kontakt, en metod innefattade en limmad fjäder liknande kontakt, en metod innefattade solida element och den sista metoden innefattade cohesive element. De utvecklade metoderna bygger på förstudier av ämnet samt ett tidigare examensarbete utfört för företaget. Modelleringsmetoder verifierades mot labbmätningar där spänningar i handleden samt spänningar i skruvarna var mätta. Det togs även fram en modellering och post-processering metod för att inkludera förspänningen i skruvarna till modellen. Resultatet visade överensstämmelse mellan de simulerade och uppmätta von Misses spänningar i strukturen av handleden för samtliga metoder. Däremot visade resultaten att den simulerade spänningarna i skruvarna var högre jämfört med de uppmätta spänningarna i skruvarna. Den huvudsakliga slutsatsen av projektet var att ingen av de utvecklade metoderna ger tillräcklig säkra resultat och vidare verifikationer av metoderna behövs göras innan en säker metod kan blir utvecklad.

The aim with this master thesis was to set up a FE-simulation of an impact test of a bike helmet in LS-DYNA that correlates well with the peak acceleration score of a real life impact test. Furthermore, a parametric study has been performed in LS DYNA to investigate the robustness of the model, as well as to see which parameters have a great influence on the peak acceleration score. To investigate the acceleration of the helmet, helmet drop tests have been performed at the Borås RISE lab. Building an FE-model of the helmet drop test required multiple iterations to ensure stability and accuracy of the model. The steps of the modelling process included investigating previous simulations of helmet impacts in LS-DYNA, preprocessing of CAD, defining material models and establishing contact and boundary conditions. The parameters that have proven to have a great impact on the peak acceleration value are the tensile stress cutoff, the PC shell thickness, the strain rate dependency, and the EPS thickness. A conclusion of this work is that FE modelling is a way to approximate the peak acceleration value for linear impact tests, and a useful tool for investigating design parameters. The density of the EPS foam is shown to have a large influence on the peak acceleration value in both the experimental tests and the FE simulation. From the FE simulationns, the thickness of the EPS, as well as the thickness of the PC shell have shown to have a great impact on the peak acceleration score. / Syftet med denna masteruppsats var att sätta upp en FE-simulering av ett islagstest för en cykelhjälm i LS-DYNA som korrelerar bra med experimentella islagstest. Vidare har en parametrisk studie utförts i LS DYNA för att undersöka modellens robusthet, samt för att se vilka parametrar som har en stor påverkan på maxaccelerationen. För att undersöka hjälmens acceleration, har islagstester av cykelhjälmar utförts på RISE lab i Borås. För att bygga en FE-modell av ett islagstest krävdes flera iterationer för att säkerställa modellens stabilitet och noggrannhet. Stegen i modelleringsprocessen inkluderade undersökning av tidigare simuleringar av hjälmar i LS-DYNA, förbearbetning av CAD-filer, definiering av materialmodeller och upprättande av kontakt och gränsvillkor. De parametrar som har visat sig har en stor inverkan på det maximala accelerationsvärdet är dragspänningsgränsen, skaltjockleken på PC:n, töjningshastighetsberoendet och EPS-tjockleken. En slutsats av detta arbete är att FE-modellering är ett sätt att approximera värdet på maxaccelerationen för linjära islagstester och ett användbart verktyg för att undersöka designparametrar. Densiteten av EPS-skum har visat sig ha en stor inverkan på maxaccelerationsvärdet i både experimentella tester och FE-simuleringen.

The aim of this thesis work is to design an electric axle that contains all the operational components, like the powertrain, suspension, brakes, and steering system. One of the requirements of this design work is to package all the axle components compactly in one single unit. This work is also carried out to assess the viability of assisting in the overall modularity of the chassis as modularity in commercial vehicles has become a popular trend in recent years due to the increasing market competition as well as the need for more sustainable products. The work has been carried out in three phases - research, conceptualization, and analysis. The research phase consisted of both market research on the existing products available commercially and a literature review of the various components of an axle to find feasible alternatives to the components currently being used in electric axles. In the conceptualization phase, the various e-axle concepts were compared using methods like PUGH’s matrix to eliminate concepts that did not seem feasible for the detailed design. Preliminary CAD models were designed for the One-motor solution and the In-wheel motor solution. The In-wheel motor solution was eliminated due to some critical limitations and the One-motor solution was chosen for the next sub-phase of detailed CAD modeling. This concept was then analysed using Finite Element analysis as well as kinematic analysis to get insights into the axle performance as well as to observe the load distribution on the axle during operation. / Målet med detta examensarbete är att designa en elektrisk axel som innehåller alla driftskomponenter, såsom kraftöverföring, fjädring, bromsar och styrning. Ett av kraven för denna design är att kompakt packa alla axelkomponenter i en enda enhet. Arbetet utförs också för att bedöma genomförbarheten av att bidra till den övergripande modulariteten hos chassit, eftersom modularitet inom kommersiella fordon har blivit en populär trend de senaste åren på grund av ökad marknadskonkurrens samt behovet av mer hållbara produkter. Arbetet har genomförts i tre faser - forskning, konceptualisering och analys. Forskningsfasen bestod av både marknadsundersökningar av befintliga produkter som finns kommersiellt tillgängliga och en litteraturgenomgång av olika delkomponenter i en axel för att hitta genomförbara alternativ till de komponenter som för närvarande används i elektriska axlar. I konceptualiseringsfasen jämfördes olika e-axelkoncept med hjälp av metoder som PUGH-matrisen för att eliminera koncept som inte verkade genomförbara för den detaljerade designen. Preliminära CAD-modeller designades för enmotorslösningen och in-wheel- motorlösningen. In-wheel-motorlösningen eliminerades på grund av vissa begränsningar, och enmotorslösningen valdes för nästa underfas av detaljerad CAD-modellering. Detta koncept analyserades sedan med hjälp av elementanalys samt kinematisk analys för att få insikter i axelns prestanda och observera belastningsfördelningen på axeln under drift.

In this masters thesis the aim was to investigate a part of Sturegallerian in Stockholm to be reconstructed. The reconstruction did implicate that openings were to be established in an already existing masonry wall. Reconstruction of an old masonry building entails certain difficulties due to the lack of knowledge regarding the building methodology of the existing structure. The purpose of the project was to analyze the effects of a desired reconstruction. A further purpose was to identify the effect with a suggested steel amplifier. In addition it was of interest to see how different modeling strategies would effect the results and discuss what modeling strategy that was most preferred for this project. For the project the specific wall structure was established in the finite element method software, named Räumlich Finite Element Method, as well as a model with the reconstructions established. A comparison of the existing structure with the reconstructed leads to a better understanding of the characteristics of the structure and the specific loads acting on the structure. Further, two different modeling strategies were assigned: one with an isotropic material model and the other as an orthotropic. The models were evaluated for the Ultimate Limit State as well as the Serviceability Limit State to verify the critical behaviours. The models were analyzed for the specific limit states: the deformations, internal forces and the axial stresses. Further, the suggested steel amplifiers were implemented in the reconstructed models to be able to analyze the effects. When the steel amplifiers were assigned to the reconstructed models, the same limit states were analyzed for the deformations and for the internal forces. The conclusion of this project was that an orthotropic material model is best suited for masonry structures. The steel amplifiers were implemented in the orthotropic material model and were further analyzed in the Finite Element software. With the steel amplifiers one could see that the deformations decreased and were still lower than the maximum deformation. One could see that the compression stresses within the masonry wall decreased with the implemented steel amplifiers. The utilization ratio for the steel amplifier was established in Colbeam. The result of stresses, deformations, utilization ratio and stresses within the structure resulted in that this type of amplifier was considered as applicable for this project. / I denna masteruppsats var syftet att undersöka en del av Sturegallerian i Stockholm som skulle rekonstrueras. Rekonstruktionen innebar att öppningar skulle tas upp i den redan befintliga murade väggen. Ombyggnation av en gammal murad byggnad medför vissa svårigheter på grund av den begränsade mängden kunskap om den befintliga konstruktionens byggnadsmetodik. Syftet med projektet var att analysera effekterna samt förmågan att etablera den önskade rekonstruktionen. Ett ytterliggare mål var att identifiera effekterna med en föreslagen stålförstärkare för strukturen. Dessutom var man intresserad av att se hur olika modelleringsstrategier skulle påverka resultaten och diskutera vilka modelleringsstrategier som var att föredra för projekt som detta. För projektet fastställdes den specifika väggstrukturen i mjukvaran för finita elementmetoden, kallad Räumlich Finita Element Method, samt en modell med de etablerade rekonstruktionerna. Genom att jämföra den befintliga strukturen med den rekonstruerade, medförde det en bättre förståelse av strukturens beteende med de specifika belastningar som verkar på strukturen. Modellerna tilldelades två olika modelleringsstrategier: den ena etablerades med en isotrop materialmodell och den andra som ortotrop. Modellerna utvärderades för brottgränstillstånd och bruksgränstillstånd för att verifiera de kritiska beteendena. För de specifika gränstillstånden analyserades deformationerna, inre krafter samt axiella spänningar. Vidare implementerades de föreslagna stålförstärkningarna i de rekonstruerade modellerna för att kunna analysera effekterna för: deformationer, interna krafterna och spänningar. Vidare så implemenderades stålförstärkningar i ombyggnationen för att analysera effekter. När stålförstärkningarna var implementerade kunde en analys av deformationerna och de interna krafterna utföras. Slutsatsen av detta projekt var att en ortotrop materialmodell var bäst lämpad för murverk. Stålförstärkarna implementerades i materialmodellen, analyserades i Finita Element programmet. Med stålförstärkningarna kunde man se en minsking i deformationerna och att de var lägre än de maximalt tillåtna deformationerna. Tryckspänningarna minskade i murverksstrukturen med hjälp av de implementerade stålförstärkningarna. Utnyttjandegraden för stålförstärkningarna fastställdes i Colbeam. Resultaten av deformationerna, utnyttjandegraden samt spänningarna i strukturen resulterade i att denna typ av stålförstärkning bedömdes vara lämplig för detta projekt.

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.

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.

Föreliggande avhandling omfattar en fallstudie av utmattningsrisken för järnvägsbroarna mellan Stockholm Central och Söder Mälarstrand. Ett stort antal utmattningssprickor i broarna över Söderström och Söder Mälarstrand har sedan länge varit kända. I samband med en bärighetsutredning av sträckan har ett stort antal anslutningspunkter i samtliga broar identifierats som kritiska avseende utmattningsrisk. Sträckan är den mest trafikerade i Sverige och de förenklade beräkningsmetoder som anges i Banverkets föreskrift för bärighetsberäkningar är i vissa fall inte tillämpliga. De formella bärighetsberäkningarna har visat på flerfaldiga överskridanden i utnyttjandegrad gällande utmattning. I de punkter som beräkningarna visar störst risk för utmattning har inga sprickor påträffats, trots omfattande förbandsbesiktningar. Beräkningarna baseras på typiserade spänningskollektiv och givet antal spännings­växlingar, oberoende av den aktuella trafikmängden. Enligt bärighetsnormen ges möjlighet att beakta den verkliga trafikmängden baserat på historiskt bruttotonnage och typiserade trafiklaster. Dessa beräkningar har utförts och visar på ännu större risk för utmattning, jämfört med den förenklade metoden. I syfte att på ett ännu mer nyanserat sätt uppskatta utmattningsrisken har en metod använts, baserat på uppskattning av den faktiska trafikmängden och dess fördelningar. Beräkningarna baseras på trafikdata tillgänglig från Banverket. Metoden är tillämplig på andra järnvägsbroar på andra sträckor. Utöver teoretiska beräkningar har töjningsmätningar utförts. Under 2006 utförde dåvarande Carl Bro AB töjningsmätningar på bro över Söder Mälarstrand och viadukt söder om Söder Mälarstrand, avseende några enskilda tågöverfarter. Under 2008 utförde KTH Brobyggnad omfattande töjningsmätningar på bro över Söderström, avseende all trafik under en månads tid. / The present thesis comprises a case study of the risk of fatigue of the railway bridges chaining between Stockholm Central Station and the district Söder Mälarstrand. A large number of fatigue-related cracks in the bridges at Söderström and Söder Mälarstrand have been known for a long time. During a capacity assessment of the current bridges, a large number of connections have been identified as critical concerning fatigue resistance. The route is the most frequent in all of Sweden and the simplified methods of fatigue assessment defined by Banverket may not always be applicable. A conventional capacity assessment has shown numerous exceeds in fatigue resistance, using the stated safety margins. No fatigue cracks have been identified at the locations showing the largest theoretical risk of fatigue, in spite of extensive investigations. The conventional calculations are based on a uniform stress collective and a fixed number of stress cycles, independent of the actual traffic volume. According to the regulations stated by Banverket, the assessment may optionally be performed using historical data of the gross tonnage and standardised traffic loading. Such calculations have been undertaken and show even greater risk of fatigue, compared to the conventional assessment. To estimate the risk of fatigue in more detail, a method has been used, based on estimations of the real traffic volume and its distributions. The analysis is based on available data of the traffic volume and may be applied to other railway bridges on other locations. Besides theoretical analyses, field measurements have been performed. In 2006, former Carl Bro AB carried out strain gauge measurements on the bridge passing Söder Mälarstrand and the viaduct south of Söder Mälarstrand. The measurements comprised a small amount of individual train passages. During 2008, the division of Structural Design and Bridges at KTH performed an extensive field measurement programme on the bridge passing Söderström. Continuous measurements collecting data of all traffic during a period of one month was performed.