The piston ring in a marine two-stroke diesel engine operates in demanding conditions, involving high temperatures and pressures. Its main purposes are to seal the combustion chamber of the engine, minimize the frictional contact against the cylinder liner and transfer heat from the piston. The development of new piston ring designs for marine diesel engines is mainly based on engineering knowledge and expertise but is somewhat unstructured. A new method which may be used to overcome this lack of structure is to simulate the working conditions for the piston ring. This is the main objective of this thesis work, to invent a simulation method which allows accurate and distinct results to be obtained and thereby knowledge about piston ring performance. The simulation method is based on a three-dimensional geometric model of the piston ring, where the radial geometry should be described by the lathe curve from industry. It should also be implemented and function automatically as a simulation tool. In short terms, the calculated stresses and strains in the material, the contact pressure against the cylinder liner and the piston ring twist should be evaluated. The simulation tool should be able to model two different types of piston ring designs, namely straight cut design and CPR design, and both with optional dimensions. Validation of the results are performed with a simulation model which uses fewer dimensions, but also utilizes engineering knowledge from the marine industry. In addition to this, some more advanced investigations have been performed in order to demonstrate the capacity and power of the simulation tool. The simulation method appears to perform well and according to the simple model, but it also shows good prediction in more advanced investigations. For example, piston rings in overheated engines tend to twist more than usual, which could be seen in real investigations, and the behavior is easily recreated with the simulation tool. Also investigations with reduced cross sections, which is well known within high-speed engines, are performed. The method is executed automatically with the developed simulation tool which is based on ANSYS, a commercial simulation software. This software, that is commonly used in development work, uses a finite element method to solve the problem. The simulation tool is used as an external input which configures the geometry, finite element formulation and the result rendering. / Kolvringen i en marin tvåtaktsmotor arbetar under krävande förhållanden i form av hög temperatur och högt tryck. Dess huvudsyften är att täta motorns förbränningskammare, minimera friktion mot cylindern och transportera värme från kolven. Utvecklingen av nya kolvringsmodeller för marint bruk är huvudsakligen baserat på ingenjörskunskap och expertkunnande vilket dock lett till en viss osäkerhet. En modern metod för att bemästra denna osäkerhet är att simulera kolvringen och dess förhållanden i motorn. Det huvudsakliga målet är att skapa en simuleringsmetod som ger noggranna och tydliga resultat och därav kunskap om kolvringens påfrestningar och egenskaper under drift av motorn. Simuleringsmetoden är skapad för en tredimensionell geometri som är beskriven av bl.a. den svarvkurva som används inom industrin. Metoden skall även vara implementerad och fungera automatiskt som ett beräkningsverktyg vilket inom en rimlig tidsrymd skall beräkna intresseområden såsom spänningar, kontakttryck och twist. Det skall även vara konstruerat så att två olika kolvringmodeller skall kunna simuleras, nämligen rakskuren ring och gastät ring, och båda med valbara dimensioner. Simuleringsmetoden är bekräftad genom att jämföra med en enklare simuleringsmodell samt teknisk kunskap och resonemang. Utöver att bekräfta modellen genomförs även en del mer avancerade undersökningar för att kunna återge simuleringsverktygets verkliga effektivitet. Resultaten återger rätt karaktär och i rätt storleksordning i jämförelse med den enklare modellen men visar även på sanningenliga resultat vid mer avancerade tester. Exempelvis har överhettade motorer ofta en förstärkt twist, vilket är uppmärksammat vid mätningar, och sådana effekter kan återges med simuleringsverktyget. Även tester med förändrade tvärsnittsprofiler, vilka ofta används inom fordonsindustrin, och vilken effekt dessa profiler får på twistningen har genomförts. Metoden och det automatiska simuleringsverktyget är implementerat i den kommersiella programvaran ANSYS. Programmet använder sig av finita elementmetoden för att lösa problem och är ett vanligt program inom flera olika utvecklingsområden. Verktyget används som en extern inläsning till programmet vilket konfigurerar geometrin, finita elementformuleringen och resultatrenderingen.

Automated Guided Vehicles, AGV:er, används i huvudsak som monteringsplattform inom tung fordonsindustri. En AGV kan användas vid montering av motorer, växellådor och chas-sin. AGV:n transporterar produkten genom en slinga i fabriken, där produkten monteras. Idag säljs AGV:n med ett löfte om femfaldig säkerhet mot brott för alla de ingående komponenter-na. AGV:n är konstruerad för att bära upp en last på maximalt 1800 kg, med säkerhetsfaktorn inkluderad. Lastens tyngdpunkt tillåts ligga en meter ut från infästningen som kopplar sam-man AGV:n med lasten. I arbetet illustreras lasten av en fiktiv motor, som väger 1800 kg med tyngdpunkten placerad en meter ut från infästningen. I detta arbete undersöks om konstruktionen av kopplingen, som kopplar samman motorn med AGV:n, lever upp till utlovad säkerhet. De delar som, i huvudsak, utgör kopplingen mellan AGV och motor är fixtur, kamskiva samt adapterplatta. Fixturen och kamskiva är monterade på AGV:n, adapterplattan monteras temporärt på motorn. Adapterplattan har tre klackar som sammanlänkar den med fixturen. För att avgöra hur väl kopplingen lever upp till femfaldig säkerhet mot brott, kartläggs de krafter som verkar i kopplingen. Dessa krafter ligger till grund för de FE-analyser som utreder kopplingens spänningsfördelning. Utifrån FE-analyser och analytiska beräkningar av kopp-lingen bestäms hållfasthetsegenskaperna. Kopplingens komponenter har, generellt, goda hållfasthetsegenskaper som lever upp till fem-faldig säkerhet mot brott. Resultaten visar att vissa komponenter har tiofaldig säkerhet mot brott vid belastning med den 1800 kg tunga motorn. Dock visar beräkningar av skruvför-banden i kopplingen på brister som bör åtgärdas. Skruvförbanden i fixturens klackar understi-ger de krav, som baseras på säkerhetsfaktorn. Under förstudien uppdagas det att fixturen, på vissa AGV:er, monterats med skruvar med lägre hållfasthetsklass än vad som står angivet på ritningsunderlaget. Detta medför en allvar-ligt sänkt säkerhet för kopplingen. Orsaken till att fel skruvar använts är inte känd. Ett arbets-sätt för att förhindra fel skruv vid montering bör finnas. I arbetet studeras Arbetsmiljöverkets föreskrift ”AFS 2008:3 – Maskiner” vilken har legat till grund vid val av säkerhetsfaktor för konstruktionen. Utifrån studien av AFS 2008:3 genom-förs ett försök till att tolka den säkerhetsfaktor som gäller för kopplingen. Resultaten av denna rapport kan ligga till grund för ett fortsatt arbete, då en vidareutveckling av kopplingen blir aktuell. / Automated Guided Vehicles, AGV´s, are mainly used as a mounting platform in the heavy vehicle industry. An AGV is commonly used in the assembly process of; engines, gearboxes and chassis. The AGV transports the product through a predefined trail in the plant where the product is mounted. Today the AGV is being sold with a promise, from the manufacturer, that the construction is engineered with a safety factor five, against fracture, for any component in the AGV. It is engineered to support loads to a maximum of 1800 kg, with this safety factor included. The center of gravity is allowed to be one meter out from the mount that connects AGV with the supported load. This work investigates if the coupling, which connects the supported engine with the AGV, meets safety requirements. The coupling consists three main parts; fixture, cam-disk and an adapter plate. The fixture and cam-disk is mounted on the AGV, and the adapter plate is tem-porarily mounted on the engine. The adapter plate has three so called “heels” that links it with the fixture. To determine how well the coupling meets the safety requirements, the forces acting in the structure, while the AGV is loaded, is calculated. The work load is illustrated by a fictional engine, weighing 1800 kg with its center of gravity placed one meter out from the mount. These forces form the basis for the FE-analyzes, investigating the coupling strength proper-ties. Knowing the couplings strength properties, conclusions if the coupling meets the safety requirements can be adopted. The coupling component has, in general, good strength properties that meet the safety re-quirement of five-times security. The results show that some components have tenfold safety, while the AGV carries a load of 1800 kg. Calculations show that the screw connections of the fixture don’t meet the safety requirement and needs to be further investigated. The pilot study revealed that the fixture, for some AGVs, has been assembled with wrong screws. Instead of 10.9-screws, 8.8-screws were used. This leads to a serious consequence of reduced security for the construction. The cause of why fault screw was used is not known. One approach to prevent wrong screw is highlighted as suggestions for improvement. To understand why such a high security factor as five is chosen, the regulations “AFS 2008:3 – maskiner” that formed the basis for selecting the safety factor is studied. The study has been a basis for the conclusions for this work. The results of this survey may serve as a basis for further work, when further development of the coupling is relevant.

Welding is one of the most applied technics in the world for joining steel. Welds are liable to the phenomenon of fatigue, which is, primarily, the formation of a crack and consequently reduction of strength due to the action of time varying loads. Fatigue is one of the main causes of failure in steel structures. The aim of this thesis is to do static and dynamic analyses of a forestry crane with the purpose of using the analyses to determine the lifetime due to fatigue of welded components. Two methods for fatigue assessment are used in this work, the Hot-Spot Method and the Notch Stress Method. The first boom, which is a key component for the crane, is analyzed in a Finite Element Method (FEM) software. The found principal stress in accordance with the notch stress method in the first boom is ±165 MPa for the analyzed load case, rendering in a stress range of 330 MPa. The fatigue strength class FAT-225 (m=3), leads to an expected number of 633000 cycles, with a probability of survival of 97,7% for this case. / Svetsning är en av de vanligaste teknikerna för sammanfogning av stål. Svetsar är känsliga för utmattning. Utmattningsfenomenet består primärt av en initial dislokation som genom tidsvarierande belastning formar en spricka som växer och därmed reducerar styrkan i konstruktionen. Utmattning är en av de vanligaste orsakerna till skador i stålkonstruktioner. Målet med detta arbete är att genomföra både statiska och dynamiska analyser av en skogsmaskins kran i avseende att bestämma utmattningslivslängden för dess svetsade konstruktioner. Två metoder för utvärdering används i detta arbete, hot-spot-metoden och notch-stress-metoden. Kranens första bom (lyftarmen) som är en huvudkomponent i kranen analyseras med hjälp av ett Finita Element program i enlighet med notch-metoden. Högsta funna spänningsvariationen i första huvudspänningsriktningen var ±165 MPa för ett av de analyserade lastfallen. Utmattningsklass FAT 225 (m=3) ger en uppskattning om utmattningslivslängd på 633000 cykler med en sannolikhet för överlevnad på 97.7% i detta fall.

Konstruktörer i dagens läge kommer in i projekten väldigt sent samtidigt som dom får allt färre timmar att projektera med. Detta har resulterat i att programvaror rörande beräkningar och konstruktion har fått ett allt större fokus och en högre efterfrågan, samtidigt som kunskapen rörande användningen av dessa program är fortsatt förhållandevis låg.Konstruktionsavdelningen på Strängbetong i Örebro använder idag en kombination av MathCAD, Excel och handberäkning för sina projekt. Reflektion har gjort angående om hur det går att använda program som StruSofts FEM-Design vilket nyttjar finita elementmetoden till sina beräkningar. Avdelningen är dock skeptiskt mot programmets komplexitet och dess resultat från tidigare projekt.Arbetets syfte är analysera stomstabiliteten av ett flerfamiljehus bestående av prefabricerade element utifrån fyra olika metoder med hjälp av FEM-Design. Tre av metoderna är statiska sätt att se på en byggnad medans den fjärde metoden är en förenkling som görs vid traditionell handberäkning. Frågan som undersöks är hur stora skillnaderna blir mellan dessa fyra olika metoder och varför detta inträffar. Stabiliteten analyseras globalt med enbart fokus på jämvikt mot stjälpning.Byggnaden modelleras upp i FEM-Design och analyseras utifrån fyra olika metoder: elasticitetsteori med hänsyn till första ordningens moment, elasticitetsteori med hänsyn till andra ordningens moment, plasticitetsteori och utifrån utredda förenklingar som görs vid en beräkning för hand. För att erhålla ett så realistiskt resultat som möjligt deltog författarna i en två dagars kurs i FEM-Design. Författarna har även spenderat en stor del av tiden i att undersöka hur programmet reagerar på inställningar och laster, för att säkerställa realism och ett korrekt utförande.Resultatet som erhålls är att det förekommer allt från markanta till mindre skillnader mellan metoderna beroende på fall av belastning. Inget generellt ”värsta fall” förekommer utan analyserna innebär att olika kritiska punkter uppstår. Utifrån detta bör samtliga analyser utföras och byggnad ska klara att vara stabil under respektive analys. Del av resultatet är även metoden som tydligt presenteras av hur en stabilitetsanalys i FEM-Design bör utföras på en stomme som består utav prefabricerade element. / Structural engineers nowadays enter projects in the late stages while also receiving fewer hours to do the project planning with. This has led to a shift of focus onto software development and an increase in demand of structural design and calculation software. As this is developing there is still a lack of knowledge regarding how they should be used.The structural division at Strängbetong Örebro are today using a combination of MathCAD, Excel and hand calculation for their precast projects. They have also explored the possibilities of using StruSofts finite element software FEM-Design for their calculations. The structural division remains sceptical due to the complex nature of the program and experiences from previous projects using the software.The purpose of this study is to build an apartment building composed of prefabricated elements and analyse the structural stability of the building using four different methods aided by the software FEM-Design. The program itself relies on the finite element method to solve its calculations. Three of the methods are static ways to view a building while the fourth method is a simplification used for hand calculation the traditional way. The focus of the stability analysis is the overturning of said building. The questions to be answered by this study is how big the difference is between these four methods and why it exists.The building is modelled in FEM-Design and analysed using four different methods: first order elasticity theory, second order elasticity theory, limit load theory and simplifications made using traditional hand calculation. To obtain a reliable result the authors attended a two day course about structural design in FEM-Design. The authors also spent a great amount of time experimenting with the program with a purpose to obtain knowledge of how it works and reacts to a combination of different loads and conditions.The obtained result showcased everything from a minor to a significant difference in results between the methods depending on load case in question. No obvious “worst case scenario” is presented as every analysis results in its own critical scenarios. The conclusion is that each of the methods has its place and should be done to secure the stability of building in question. Additionally, part of the result is the instruction presented of how a stability analysis on a prefabricated framework should be performed with FEM-Design.

Finita elementmetoden (FEM) utvärderas för att i framtiden kunna undvika mycket av den fysiska provning som idag används vid optimering av maskininställningar, både vid införandet av nya maskiner men även på befintliga. Fräsmaskinen som granskas grovbearbetar fyrcylindriga vevaxlar under åtta bearbetningstempon. Resonansfrekvenser skulle kunna identifieras med hjälp av en FEM-modell och sedan undvikas genom att justera skärhastigheten. Litteraturstudien innefattar skärande bearbetning, vibrationer, svängningsteori och FEM. Modeller av vevaxlar ges av arbetsgivaren och egenfrekvensanalyser utförs i programvaran Abaqus för samtliga bearbetningstempon. Egenfrekvenser jämförs med den drivande frekvensen från fräsverktyget. Fräsning i vevaxelns egenfrekvens inträffar vid ett tillfälle, bearbetningstempo två. Vibrationerna antas inte påverkas i stor utsträckning på grund av fräsverktygets differentialdelade skär som gör att fräsning i egenfrekvens endast inträffar var sjätte skär. Vibrationsdata från arbetsgivaren visar även att vibrationerna är låga för bearbetningstempot. FEM-modellerna verifieras med fysiska experiment (slagimpulsprov) på fritt upphängd vevaxel och jämförs med resultat från FEM-analys för fri axel. Skillnaden i egenfrekvens mellan experiment och FEM-simulering är maximalt 5 %, vilket bekräftar modellernas tillförlitlighet. Vidare skapas en förenklad modell av fräsverktyget som analyseras angående egenfrekvenser i Abaqus. Egenfrekvenserna visar sig vara betydligt högre än högsta skärfrekvensen, vilket verifierar att bearbetning inte sker i verktygets egenfrekvens. Finita elementmetoden är en mycket lämplig metod för att fastställa egenfrekvenser och därmed undvika bearbetningsvibrationer som uppstår p.g.a. resonans. Fräsverktygens differentialdelade skär ger dock en ständigt varierande frekvens, vilket tyder på att vibrationerna i fräsmaskinen troligtvis inte orsakas av resonansfenomenet. / The finite element method (FEM) is evaluated with the purpose of avoiding time consuming physical testing which is currently used for optimizing machine settings, both in new and existing machines. The studied milling machine machines crankshafts through eight machining steps. Resonance frequencies could be identified with a FEM-model and then be avoided by adjusting the cutting speed. The literature study includes machining through cutting, vibrations, oscillation theory and FEM. Crankshaft models are provided by the employer and eigenfrequency analyses are carried out with the software Abaqus, simulating the crankshaft mounted in the milling machine during all machining steps. The eigenfrequencies are compared to the cutting frequency from the milling tool. Milling with eigenfrequency occurs during machining step two. The influence on the vibrations is assumed to be small due to the variable teeth spacing on the tool. The machine will therefore only be machining in eigenfrequency every sixth cut. Vibration data created by the employer also indicate that vibrations are low during the machining step. Verification of the FEM-models is conducted through physical experiments with impact hammer testing. The test is carried out on a freely hinged crankshaft and compared to the FEM-results for a constraint-free crankshaft. The difference in eigenfrequency between the impact hammer test and the FEM-analysis is a maximum of 5 %, which demonstrates the reliability of the model. Furthermore a simplified model of the cutting tool is made and analyzed for eigenfrequencies in Abaqus. The eigenfrequencies are shown to be higher than the highest possible cutting frequency which confirms that the cutting tool is not machining in its own eigenfrequency. FEM is a useful method for determining eigenfrequencies and thereby avoiding machining vibrations caused by resonance. However, due to the variable teeth spacing the cutting frequency is constantly changing for the operation, which indicates that the vibrations are not caused by the resonance phenomena.

Today high-rise timber buildings are more popular than ever and designers all over the world have discovered the beneficial material properties of timber. In the middle of the 1990’s cross-laminated timber (CLT), was developed in Austria. CLT consists of laminated timber panels that are glued together to form a strong and flexible timber element. In recent years CLT has been on the rise and today it is regarded as a good alternative to concrete and steel in the design of particularly tall buildings. Compared to concrete and steel, timber has lower mass and stiffness. A high-rise building made out of timber is therefore more sensitive to vibration. The vibration of the building can cause the occupants discomfort and it is thus important to thoroughly analyze the building’s dynamic response to external excitation. The standard ISO 10137 provides guidelines for the assesment of habitability of buildings with respect to wind-induced vibration. The comfort criteria herein is based on the first natural frequency and the acceleration of the building, along with human perception of vibration. The aim of this thesis is to identify the important structural properties affecting a dynamic analysis of a high-rise timber building. An important consequence of this study is hopefully a better understanding of the interactions between the structural properties in question. To investigate these properties and any potential interactions a so-called factorial experiment is performed. A factorial experiment is an experiment where all factors are varied together, instead of one at a time, which makes it possible to study the effects of the factors as well as any interactions between these. The factors are varied between two levels, that is, a low level and a high level. The design of a factorial experiment includes all combinations of the levels of the factors. The experiment is performed using the software FEM-Design, which is a modeling software for finite element analysis. A fictitious building is modelled using CLT as the structural system. The modeling and the subsequent dynamic analysis is repeated according to the design of the factorial experiment. The experiment is further analyzed using statistical methods and validated according to ISO 10137 in order to study performance and patterns between the different models. The statistical analysis of the experiment shows that the height of the building, the thickness of the walls and the addition of mass are important in a dynamic analysis. It also shows that interaction is present between the height of the building and the thickness of the walls as well as between the height of the building and the addition of mass. Most of the models of the building does not satisfy the comfort criteria according to ISO 10137. However, it still shows patterns that provides useful information about the dynamic properties of the building. Lastly, based on the natural frequency of the building this study recognizes the stiffness as more relevant than the mass for a building with CLT as the structural system and with up to 16 floors in height. / Idag är höga trähus mer populära än någonsin och konstruktörer runtom i världen har upptäckt de fördelaktiga materialegenskaperna hos trä. I mitten på 1990-talet utvecklades korslimmat trä (KL-trä) i Österrike. KL-trä består av hyvlade brädor som limmas ihop för att bilda en lätt och stark träskiva. På senare år har KL-trä varit på uppgång och idag anses materialet vara ett bra alternativ till betong och stål i framför allt höga byggnader. Jämfört med betong och stål har trä både lägre massa och styvhet. En hög träbyggnad är därför mer känslig för vibrationer. En vibrerande byggnad kan leda till obehag för de boende och det är därför viktigt att analysera byggnadens dynamiska respons då den utsätts för yttre belastning. Standarden ISO 10137 ger riktlinjer för att kunna utvärdera komfortkravet för byggnader med avseende på människors känslighet för vibrationer orsakade av vind. Komfortkravet i fråga jämför byggnadens första naturliga egenfrekvens med dess acceleration. Syftet med detta examensarbete är att identifiera de viktiga egenskaperna i en dynamisk analys av en hög träbyggnad. Förhoppningsvis leder det här examensarbetet till en ökad förståelse av samspelseffekterna mellan dessa egenskaper. För att undersöka dessa egenskaper och eventuella samspelseffekter genomförs ett så kallat faktorförsök. Ett faktorförsök är ett försök där alla faktorer varieras tillsammans, istället för en och en, vilket gör det möjligt att studera effekterna av faktorerna samt eventuella samspelseffekter. Faktorerna varieras mellan två nivåer: en låg nivå och en hög nivå. Ett faktorförsök använder sig av samtliga kombinationer av faktorernas nivåer. Försöket utförs med hjälp av programmet FEM-Design, vilket är ett modelleringsverktyg för FE-analys. En fiktiv byggnad modelleras med CLT som stomsystem och en dynamisk analys görs. Försöket analyseras ytterligare med hjälp av statistiska metoder och valideras enligt ISO 10137. Dessa steg upprepas enligt faktorförsöket. Den statistiska analysen av försöket visar att höjden på byggnaden, tjockleken på väggarna samt en ökad massa är viktiga i en dynamisk analys. Den visar också på en samspelseffekt mellan höjden på byggnaden och tjockleken på väggarna, samt mellan höjden på byggnaden och en ökad massa. Merparten av modellerna av byggnaden uppfyller inte komfortkravet enligt ISO 10137. Däremot går det att urskönja mönster som bidrar med viktig information om byggnadens dynamiska egenskaper. Avslutningsvis, baserat på byggnadens naturliga egenfrekvens framhåller den här studien byggnadens styvhet framför dess massa då byggnaden i fråga stabiliseras med KL-trä och har upp till 16 våningar.

Vid konstruktion med betong har prefabricerade betongelement blivit allt mer frekvent förekommande. I samband med detta blir moment som förflyttning av betongelement ett problem under tillverkning, på grund av dess storlek och vikt. Syftet med arbetet är att undersöka transporter av betongelement på en industri. Elementen ska framföras säkert och tidseffektivt. Målet är att minimera risken för arbetsrelaterade skador genom att konstruera en ny lastanordning. Konstruktionen ska även främja en mer tidseffektiv hantering än dagens situation. Studien är kvalitativ då forskningen är baserad vid ett fallstudieobjekt. Däremot är både datainsamlingen kvalitativ och kvantitativ. Forskningen resulterade i dels ett koncept med en rälsgående A-bock, dels ett koncept med en A-bock anpassad för transport med dragtruck. Vid simulering av koncepten var resultatet positivt då båda koncepten uppnådde en säkerhetsfaktor av 1,25-4 i relation till materialets sträckgräns.

I och med att båtar har med tiden blivit allt mer tystare både akustiskt och magnetiskt, är det av stort intresse att mäta den elektriska signaturen. Den elektriska signaturen uppstår fram för allt från den galvaniska effekten mellan båtens skrov och propeller och ger upphov till en potentialskillnad. Denna potentialskillnad propagerar i vattnet med en väldigt låg frekvens (0-3kHz). Med hjälp av specifika undervattensensorer kan dessa signaturer mätas för att detektera och lokalisera båtar. Varje sensor måste kalibreras i dess rätta omgivning (vatten) på grund av deras individuella geometri. För kalibreringen behövs ett känt homogent elektrostatiskt fält användas som referens. Examensarbetet avser att modellera den faktiska vattentanken som är tänkt som kalibreringsanläggning för sensorerna och simulera det elektrostatiska fältet som uppstår. Examensarbetet har ett ingående tillvägagångsätt för hur modellen och simuleringen implementeras i COMSOL Multiphysics® 5.5 som baseras på den finita elementmetoden (FEM). Ett teoretisk homogent elektriskt fält är svårt konstruera i verkligheten, därför är examensarbetet huvudsyfte att analysera homogeniteten för praktiska elektriska fält som finns i vattentanken. Olika konfigurationer av hur laddningsplattor fördelas simulerades och analyserades. Den väsentliga slutsatsen från simuleringarna är att homogeniteten på det elektriska fältet är bra så länge laddningsplattorna är symmetriska mot varandra men på en bekostnad av att fältstyrkan minskar. Examensarbete inkluderar även simuleringar hur undervattensensorn i sig själv påverkar det elektriska fältet som den skall kalibreras i, sensorn introducerar en störning. Slutligen finns det förslag för förbättring av arbete och förslag för ett fortsatt arbete. / With time, boats have become more quiet, both acoustic and magnetic. Therefore, it is of great interest tomeasure the electric signature. The electric signature is a low-frequency (0-3 kHz) electric field generatedby a potential difference that appears due to the galvanic effect between the boat's hull and propeller.With assistance from specific under-water sensors, these signatures can be measured to detect andlocalize boats. Due to the individual geometry of the sensors, each sensor must be calibrated in its rightenvironment (water). To perform this, a known homogeneous electrostatic field must be used forreference. This master Master-degree project purpose is to modulate a water tank, which is supposed to beused as a calibration facility for the sensors and simulate the electrostatic field that will evolve. Thisproject presents the approach for how the model and simulation will be implemented in COMSOLMultiphysics® 5.5, which is based on the finite element method. A theoretically homogeneous electricfield is difficult to build in reality, hence this project main objective is to analyse the homogeneity forpractical electric fields in the water tank. Different electric fields were analysed depending how the metalplates were distributed. The main conclusion from the simulations is that the homogeneity on theelectrical field is good enough to use for calibration purposes. The plates shall to be symmetricallydeployed with respect to each other. A drawback is that the field strength decreases when parts of thefield diverts. This project also simulates how the under-water sensor itself affects the electrical field it issupposed to be calibrated in; the sensor introduces disturbances to the field. Finally, this report proposesseveral improvements as well as direction for further work.

FDS (Fire Dynamics Simulator) använder en version av Navier-Stokes ekvationerna för att göra noggranna beräkningar av värme- och gastransport genom brandbelastade utrymmen. Utvecklarna av programmet arbetar kontinuerligt med att validera det allteftersom nya funktioner tillförs för att öka noggrannheten och bredda tillämpningsområdena. Väldigt lite av detta arbete fokuserar dock på FDS:s konduktionsmodell, den endimensionella Crank-Nicolson metoden. Det här examensarbetet ämnar därför undersöka noggrannheten i FDS:s konduktionsmodell genom jämförelse mot beräkningar med FEM (Finita elementmetoden). En FDS-modell skapades för att tillåta undersökning av en vägg och dess randvillkor med så liten påverkan från andra faktorer som möjligt. Detta för att skapa en kontrollerad omgivning som enkelt kunde replikeras i efterföljande FE-beräkningar av det konduktiva värmeflödet genom den solida obstruktionen. Tre väggar (10 cm betong, 20 cm betong och 1 mm stål) vardera med tre randvillkor (Exposed, Void och Insulated) utsattes för tre temperaturer (100 °C, 500 °C och 1000 °C) vilket ger 27 FDS simuleringar. Den adiabatiska yttemperaturen mättes i varje simulering och användes som indata till motsvarande FE-beräkningar. Resultatet påvisade inga signifikanta motsägelser vad gäller randvillkoren, med tillräcklig tid för termisk penetrering påverkade de den resulterande temperaturen som väntat. Undantaget var en mindre avvikelse i stålväggarna som utsattes för 100 °C och 500 °C med randvillkoren Exposed och Void där FDS aningen underskattade temperaturen relativt FE-beräkningarna. Gastemperaturerna i gridcellerna närmast väggen visade sig vara opålitliga. De tenderade att genomgå substantiella fluktuationer, troligen som ett resultat av hur FDS hanterar diskretiseringen av icke-solida volymer för Navier-Stokes beräkningarna. Dessa fluktuationer påverkade dock inte de resulterande solida temperaturerna eftersom medelgastemperaturen var korrekt. FDS påvisades även ha en tendens att aningen överskatta yttemperaturen under de första minuterna av simuleringarna relativt FE-beräkningarna. Temperaturerna från de två beräkningsmetoderna konvergerade dock efter några få minuter i samtliga tester. Dessa avvikelser ansågs ha för liten påverkan på de solida temperaturerna för att påvisa onoggrannhet i FDS. Därmed drogs slutsatsen att FDS:s beräkningar av temperaturer i solida material är tillräckligt noggranna inom dessa avgränsningar. / FDS (Fire Dynamics Simulator) uses a version of the Navier-Stokes equations to make accurate calculations of heat and gas flow through enclosures exposed to fire. The developers of FDS have, and continue to, validate it as new features get added in an attempt to increase its accuracy and broaden its potential applications. However, little of this effort is focused on FDS’ conductive heat transfer model, based on the one-dimensional Crank-Nicolson method. Thus, this study aims to test the accuracy of FDS’ conduction model by comparing it to calculations using FEM (Finite Element Method). FDS simulations were created so as to facilitate the study of a wall and its boundary conditions with as little interference from other factors as possible. This to create a controlled environment which easily could be replicated in the subsequent FE-calculations of the conductive heat flow through the solid obstructions. Three different walls (10 cm concrete, 20 cm concrete and 1 mm steel), each with the three different boundary conditions for the rear surface (Exposed, Void and Insulated), were exposed to three different temperatures (100 °C, 500 °C and 1000 °C) for a total of 27 FDS simulations. The adiabatic surface temperature was measured in each simulation in FDS and used as input for the corresponding FE-calculations. The results showed no clear inconsistencies in the boundary conditions, given enough time for thermal penetration they affected the resulting temperatures as expected. Save a slight deviation in the steel walls exposed to 100 °C and 500 °C with boundary conditions Exposed and Void where FDS slightly underestimated the temperature relative to the FE-calculations. The gas temperatures in the grid cells closest to the wall were found to be unreliable as they tended to undergo substantial fluctuations, likely as a result of how FDS handles the discretization of non-solid space for the Navier-Stokes calculations. These fluctuations were however not found to affect the solid temperatures as the mean gas temperature was accurate. FDS was also found to have a tendency to slightly overestimate the surface temperature in the first few minutes of the simulations relative to the FE-calculations. Though the resulting temperatures from the two methods converged after a few minutes at most in all tests. These deviations were considered to have too minor an impact on the solid temperature to justify claims of inaccuracy in FDS. Thus, the general conclusion of this study is that FDS’ predictions of solid phase temperatures are sufficiently accurate within these delimitations.

A hydraulic bending tool is used in the manufacturing of transformer windings at Hitachi ABB Power Grids. This tool is used to create a pitch between the turns in the winding, a process which demands very strict tolerances during bending. Hitachi/ABB believes that the current tool is quite inconvenient and, in some cases, dangerous to use. This is due to the tool's hydraulic hoses which causes potential risks of tripping and a risk of leaking pressurized hydraulic fluid. A potential solution to this problem was identified to be a redesign of the tool where the hydraulic system is replaced by an electrical system with batteries as the power source. Using interviews, experiments and literature reviews, user and product requirements specifications were formulated. These laid the foundation for the concept generation that followed where concepts were developed for different parts of the tool. These concepts were evaluated and then passed on to a concept combination matrix where different configurations were developed. The configurations were scored in a Pugh matrix which ultimately led to a final concept choice. This concept was then further developed with appropriate calculations and investigations, as well as a complete 3D-CAD modeling. The result was a complete solution that was equipped with batteries, an electro-hydraulic actuator as well as a control system for the stroke of the actuator. Evaluation of the tool’s performance and weight as well as cost calculations were made to compare the new design with the old one. The battery-powered bending tool proved to be a good replacement for the hydraulic bending tool. The weight and price increased slightly compared to the old one, but it was considered that the new tool generally fulfilled the needs and requirements that were presented in the beginning of the study. / Vid tillverkning av transformatorlindningar på Hitachi/ABB används ett hydrauliskt bockverktyg. Detta verktyg används för att skapa en stigning mellan varven i lindningen, denna process ställer mycket höga krav på toleransen vid bockningen. Hitachi/ABB anser att verktyget i dagsläget är otympligt och i vissa fall farligt att använda, detta beror på verktygets hydraulslangar som både utgör en snubbelrisk samt en risk för läckande hydraulolja. En potentiell lösning på detta problem identifierades att vara en omkonstruktion av verktyget där hydraulsystemet byts ut mot ett elektriskt system med batterier som kraftkälla. Med hjälp av intervjuer, experiment och litteraturstudier formulerades användar- och produktkravspecifikationer. Dessa lade grunden till den konceptgenerering som följde där koncept togs fram för olika delar i verktyget. Dessa koncept utvärderades och fördes sedan vidare till en konceptkombinationstabell där olika konfigureringar togs fram. Konfigureringarna poängsattes i en Pughmatris vilket slutligen ledde till ett slutgiltigt konceptval. Detta koncept vidareutvecklades sedan med lämpliga beräkningar och undersökningar, samt en komplett 3D-CAD modellering.Resultatet blev en komplett lösning som bestyckades med batterier, ett elektrohydrauliskt ställdon samt ett styrsystem för verktygets slaglängd. Utvärdering av prestanda samt vikt- och kostnadsberäkningar gjordes för att jämföra den nya konstruktionen med den gamla. Det batteridrivna bockverktyget visade sig vara en god ersättare till det hydrauliska bockverktyget. Vikten och priset steg något men det ansågs att verktyget över lag uppfyllde de krav och önskemål som ställts under arbetet.