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.

The purpose of this thesis is to investigate the fatigue life of two components in different hydraulic quick couplings. The crack which initiates the fatigue failure usually occurs in the bottom of one of the threads. Thus, the threads in the coupling are carefully investigated. A few different approaches for determining the fatigue life are studied for each component. CAD (Computer Aided Design) models for both components are created and analyzed with FEM (Finite Element Method). By analyzing these components with FEM the stresses and the strains are calculated. These values for stress and strain are used to determine the fatigue life for the different components. The first component is suffering from high cycle fatigue. Four different approaches for high cycle fatigue are investigated. These four are Wöhler-curve, Haigh-diagram, von Mises fatigue criterion and Mises-Sines fatigue criterion. It was found that all of them but the von Mises fatigue criterion give a good approximation of the fatigue life. von Mises fatigue criterion does not consider the midstress, which can be a reason for this. The three other approaches indicate that the component will be suffering from fatigue, but will be relatively close to infinite life. The Wöhler-curve indicates that the component will withstand about 470 000 loading cycles. Compared to the experimental tests where the component withstands about 700 000 loading cycles, it can be said that the approach is a good estimation of the fatigue life. Approximated material data are used. For further work it is essential to obtain experimental material data for better approximation of the fatigue life. The second component is suffering from low cycle fatigue, which means that different approaches are needed. The approaches are originally from Coffin-Manson and Morrow. A total of four low cycle fatigue criterion have been studied. The first one is made by CoffinManson and takes the plastic strain in to account, the second is made by Morrow and takes both the elastic and the plastic strain in to account.  The third is a modification of Morrow’s criterion, and will consider the midstresses as well. The fourth is a simplification of Morrow’s criterion where more common material parameters are used. These four have been compared and it can be seen that the CoffinManson criterion gives the best approximation of the reality. The Coffin-Manson criterion gives an approximation of 50 000 loading cycles to fatigue failure which, compared to that the experimental tests suffered from fatigue failure after about 40 000 loading cycles, is a good estimation of the fatigue life.

Many dams existing today were constructed around fifty years ago. Condition monitoring is essential for maintaining high safety and determining the current level of safety and stability for these dams. There is a need for new monitoring techniques and finite element coupled monitoring could be one of these techniques. A concrete arch dam located in Sweden is modelled and calibrated with respect to concrete temperature measurements. The temperature distribution is then defined as a prescribed strain in a structural mechanical model in which a parametric study is performed. The results from the parametric study are compared to measurements of the crest deformation and a combination of parameters is found giving the lowest difference between measurements and model results for the mid-section. The results show that the finite element model can be used to predict the behavior of the dam with acceptable deviation. The parametric study indicates that the reference temperature of the concrete has little effect on the amplitude of the deformation and that the governing factor is the coefficient of thermal expansion. / Många av de dammar som finns idag byggdes för omkring femtio år sedan. Tillståndsövervakning är avgörande för att kunna bestämma nivån av säkerhet och stabilitet för dessa dammar. Det finns ett behov av ny övervakningsteknik och finita element-kopplad övervakning kan vara en av dessa tekniker. En betongvalvdamm modelleras och kalibreras med avseende på uppmätt betongtemperatur. Den beräknade temperaturfördelningen definieras sedan som en föreskriven töjning en strukturmekanisk modell i vilken en parametrisk studie utförs. Resultaten från parameterstudien jämförs med mätningar av kröndeformation och en kombination av parametrar identifieras som ger lägsta skillnad mellan mätningar och modellresultat för mittsektionen. Resultaten visar att modellen kan användas för att förutsäga dammens beteende med acceptabel avvikelse. Parameterstudien indikerar att referenstemperaturen för betongen har liten inverkan på amplituden för deformationen och att den styrande faktorn är längdutvidgningskoefficienten.

Söderströmsbron is the bridge that leads the subway between Slussen and Gamla Stan in Stockholm, the capital of Sweden. It is one of the busiest routes in the entire SL traffic system. According to surveys, the ground behind one of the retaining walls in Gamla Stan has shown settlements and movements that have required Trafikförvaltning to annually fill up with 1m3 of macadam.To avoid disturbing the traffic in the area, an interference-free reinforcement method has been requested. A proposal to stabilize the soil is by injecting geopolymer, which is a two- component solution that protects against erosion and equalize ground levels. Geopolymer consist of two liquid substances, that expand in the combination with each other, forming an impervious barrier to water.This report addresses a finite element analysis in the Plaxis 2D program for the affected soil behind the support with geopolymer to determine if the reinforcement method can be applied as a long-term solution.The results from FE analyzes show that the injection of geopolymer is a more long-term solution for reduced settlements in the soil, but also for the movements of the structures. / Söderströmsbron leder tunnelbanan mellan Slussen och Gamla Stan i Stockholm. Det är en av de mest trafikerade sträckorna i hela SL:s trafiksystem. Jorden bakom landfästet i Gamla Stan har enligt undersökningar påvisat sättningar och rörelser vilket medfört att Trafikförvaltningen årligen behövt fylla på med 1m3 makadamballast.För att undvika att förhindra trafiken i området har en störningsfri förstärkningsmetod efterfrågats. Ett förslag för att stabilisera marken är injektering av geopolymer, en tvåkomponent-lösning som skyddar mot erosion och utjämnar marknivåer. Geopolymer består av två flytande ämnen som i kontakt med varandra expanderar och bildar en ogenomtränglig barriär mot vatten.Denna rapport behandlar en finita element-analys i programmet Plaxis 2D beträffande den drabbade jorden bakom stödet samt en förstärkning med geopolymer för att avgöra om förstärkningsmetoden kan tillämpas som en långsiktig lösning.Resultatet från FE-analysen visar att injektering av geopolymer är en mer långsiktig lösning för minskade sättningar i jorden, men även för konstruktionernas rörelser.

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.

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.

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.

The experimental studies performed on the behaviour of very thick concrete beams subjected to static loads have revealed that the shear mechanisms play an important role in the overall response and failure behaviour. The aim of this thesis is to recommend suitable design methods for thick concrete beams subjected to off-centre static concentrated load according Eurocode 2 by using non-linear finite element analysis (NLFEA). To achieve this task, Abaqus/Explicit has been used by employing constitutive material models to capture the material non-linearity and stiffness degradation of concrete. Concrete damaged plasticity model and perfect plasticity model has been used for concrete and steel respectively. Three dilation angles (30º, 38º and 45º) and fracture energy from FIB 1990 (76 N/m) and FIB 2010 (142 N/m) has been used to investigate their influence on the finite element model. The dilation angle of 38º and FIB 2010 fracture energy was adopted as the suitable choice that reasonably matched with the experimental results. In verifying and calibrating the finite element model, the experimental results of the thick reinforced concrete beam conducted by the American Concrete Institute have been used. Three design approaches in the ultimate and serviceability limit state according to Eurocode 2 recommendations have been used namely; the beam method, strut and tie method and shell element method. Using the reinforcement detailing of the hand calculations of beam method and strut and tie method and linear finite element analysis of shell element method, non-linear finite element models have been pre-processed and analysed in Abaqus/Explicit. During the post-processing, the results have been interpreted and compared between the three design methods. The results under consideration are hand-calculated load at 0.3 mm crack width, FE-load at 0.3 mm crack width, amount of reinforcement and FE-failure load. The comparison of the results between the three design approaches (beam method, strut and tie method and shell element method) indicates that strut and tie method is better design approach, because it is relatively economic with regards to the quantity of reinforcement bars, has the higher load capacity and has a higher load at crack width of 0.3 mm crack width. / De experimentella studier som utförts på tjocka betongbalkar som utsätts för statisk last har visat att skjuvning spelar en viktig roll i brottmekanismen. Syftet med detta examensarbete är att rekommendera lämpliga dimensioneringsmetoder för tjock betongbalkar utsatt for statisk koncentrerad last enligt Eurokod 2 med hjälp av ickelinjära finita element metod. Abaqus/Explicit användes genom att utnyttja konstitutiva materialmodeller för att fånga materialens icke-linjäritet och minskad styvhet. Tre dilatationsvinklar (30°, 38° och 45°) och två brottenergi från FIB 1990 (76 N/m) och FIB 2010 (142 N/m) tillämpas för att kontrollera deras inverkan på FE-modellerna. Dilatationsvinkel med 38° och FIB 2010 med högre brottenergi valdes i de icke-linjära finita elementanalyserna. Kontroll av FE-modellerna är baserad på ”American Concret Institutes” experimentella resultat på de tjocka betongbalkarna. Handberäkningar av tjocka betongbalkar har utförts i brott- och bruksgränstillstånd med tre dimensioneringsmetoder i Eurokod 2 nämligen balk metoden, fackverksmetoden och linjära-FE skalelementmetoden. Jämförelse har gjorts för de olika dimensioneringsmetoderna, genom att använda de armeringsdetaljer av handberäkningar i de verifierade och kalibrerade icke linjära FE-modellerna i Abaqus/Explicit. Resultaten i fråga är last för 0.3 mm handberäknad sprikvidd, FE-last för 0.3 mm sprikvidd, armeringsmängd och FE-brottlast. Jämförelse av resultaten mellan de tre dimensioneringsmetoder (balkmetod, fackverksmetod och skalelementmetod) visar att fackverksmetod är bättre design metod, eftersom det är relativt ekonomiskt med avseende på armeringsmängd, har högre lastkapacitet och last på 0.3 mm sprickvidd.