Articulated Funiculator is a new and innovative concept developed by Tyréns forachieving a more efficient vertical transportation with a higher space utilization.Having a variety of merits, i.e.: simple construction, direct electromagneticthrust propulsion, and high safety and reliability in contrast to rotary inductionmotor, linear induction motor (LIM) is considered to be one of the cases as thepropulsion system for Articulated Funiculator. The thesis is then carried outwith the purpose of determining the feasibility of this study case by designing theLIMs meeting some specific requirements. The detailed requirements include: aset of identical LIMs are required to jointly produce the thrust that is sufficientto vertically raise the moving system up to 2 m/s2; the size of the LIMs cannotexceed the specification of the funiculator; the maximum flux density in the airgap for each LIM is kept slightly below 0.6 T; no iron saturation of any part ofthe LIMs is allowed.In this thesis report, an introduction of LIM is firstly presented. Followingthe introduction, relevant literature has been reviewed for a strengthenedtheoretical fundamentals and a better understanding of LIM’s history and applications. A general classification of LIMs is subsequently introduced. In addtion,an analytical model of the single-sided linear induction motor (SLIM) has beenbuilt based on an approximate equivalent circuit, and the preliminary geometryof the SLIM is thereby obtained. In order to acquire a more comprehensiveunderstanding of the machine characteristics and a more precise SLIM design, atwo-dimensional finite element method (2D-FEM) analysis is performed initiallyaccording to the preliminary geometry. The results, unfortunately, turn out tobe iron severely saturated in the teeth and yoke, and a excessive maximumvalue of air-gap flux density. Specific to the problems, different parameters ofthe SLIM are marginally adjusted and a series of design scenarios are run inFlux2D for 8-pole and 6-pole SLIM. The comparisons between the results areconducted and the final solution is lastly chosen among them. / Articulated Funiculator är ett nytt och innovativt koncept som utvecklats av Tyréns för att möjilggöra en mer effektiv vertikal transport och bättre utnyttjautrymme. Tack vare fördelar såsom en enkel konstruktion, direkt elektromagnetiskdragkraftsframdrivning, samt hög säkerhet och tillförlitlighet i motsatstill roterande induktionsmotor, är en linjär induktionsmotor (LIM) aktuell somframdrivningssystem. Detta examensarbete är utfört med syfte att utforma enLIM för att uppfylla vissa specifika krav. De detaljerade kraven inkluderar: enuppsättning identiska LIM krävs för att gemensamt producera tillräcklig dragkraftför att vertikalt höja det rörliga systemet upp till 2 m/s2; storleken påLIM får inte överstiga specifikation; den maximala flödestätheten i luftgapet förvarje LIM hålls är begränsad till knappt 0.6 T; ingen järnmättnad av någon delav LIM är tillåtet. I denna rapport ges först en introduktion av LIM-konceptet. Efter introduktionenhar relevant litteratur granskats för att stärka teoretiska grundkunskapersamt ge en bättre belysning av historiken kring LIMs samt dess applikationer. Utöver detta har en analytisk modell av den ensidiga linjära induktionsmotorn(SLIM) byggts, baserat på en ungefärlig ekvivalent krets med vilket den preliminärageometrin för SLIM. För att erhålla en mer grundläggande förståelse avmaskinens egenskaper är en tvådimensionell analys med finita elementmetoden(2D-FEM) utförd, initialt med användande av en preliminär geometri erhållenmed hjälp av analytisk dimensionering. Resultaten från dessa simuleringar visadedock att järnet mättats kraftigt i både tänderna och oket och ett överdrivetstort maximivärde av luftgapets flödestäthet erhålls. Specifikt för applikationenjusteras olika parametrar och en rad driftscenarier körs i Flux2D för en 8-poligoch en 6-polig SLIM. En slutgiltig jämförelse mellan de olika maskindesignernapresenteras och den rekommenderade lösningen väljs slutligen.

This work entails studying unfitted finite element discretizations for convection-diffusion equations in domains that evolve in time. In particular, these partial differential equations model the evolution of the concentration of soluble surfactants in bulk-interface domains. The work in this thesis docuses on developing numerical methods which conserve the modeled physical quantities. In this work, we propose cut finite element discretizations based on the Discontinuous Galerkin framework which are both locally and globally conservative. Local conservation is achieved on so-called macro elements, and we investigate macro element partitioning of the mesh for both stationary and time-dependent domains. Additionally, we develop globally conservative methods for time-dependent problems. We analyze the proposed methods by studying the convergence of the L2-error with respect to mesh size, condition numbers of the associated linear system matrices, and the conservation error. In numerical experiments for time-dependent problems, we show that the proposed methods have optimal convergence and that the developed macro element stabilization for time-dependent problems leads to increased accuracy while retaining stable condition numbers. Moreover, the measured conservation errors verify the global conservation of the proposed methods. / Detta arbete undersöker diskretiseringar av partiella differentialekvationer i tidsberoende domäner där beräkningsnätet inte behöver anpassas till domänens rörelse. I synnerhet betraktar vi partiella differentalekvationer som modellerar koncentrationen av lösliga ytaktiva ämnen, och skurna finita elementmetoder baserade på den Diskontinuerliga Galerkinmetoden som bevarar de modellerade fysikaliska storheterna. I detta arbete föreslås diskretiseringar som är både lokalt och globalt konservativa. Lokal konservering uppnås i så kallade makroelement, och vi undersöker makroelementpartitionering för både stationära och tidsberoende domäner. Även globalt konservativa metoder utvecklas för tidsberoende problem. De föreslagna metoderna analyseras med hjälp av numeriska exempel. Vi studerar konvergensen av L2-felet med avseende på nätstorlek, konditionstalen för de linjära systemmatriserna samt konserveringsfelet. Metoderna uppvisar optimal konvergens och makroelementstabilisering som utvecklas för tidsberoende problem leder till ökad noggrannhet, samtidigt som konditionstalen förblir stabila. Dessutom veritifierar de uppmättta konserveringsfelen den globala konserveringen hos de föreslagna metoderna.

This report formulates the boundary conditions and discretization method for conducting a simulation of heat with liquids and solids through the finite element method. It introduces the reader to the movement that is due today with optimization of heat transport and mitigation generally described as the fourth generation of district heating. It presents the scope: calculating the heat release from pipes in hydronic underfloor heating, and presents the belonging question: how does heat release from different heating pipe patterns affect the body’s heat transfer? Simulation of the work is conducted with the delimitations of using a single boundary slip condition addressing friction and only using water as pipe flow medium. It focuses on the pattern’s ability to affect the heat to the body, of which characteristically manifests a square concrete slab in the running simulations. By using different cases, it analyses how patterns using the same length of pipes emit their average heat to the covering top surface differently, both as the heating level alternates, and duration for response changes. This meanwhile they are affected by analog boundary temperature conditions.    A sensitivity analysis is done answering how the various patterns tested are affected by change of propagation speed for the flowing medium, showing that a spiral formed pattern with evenly spread piping is the least affected. The results show that the pattern with alternating pipe spacing gives the best average heat emission in the simulated cases. It also concludes that minor changes in the pattern area will have profound effect on the average transferred heat from the body’s top surface.

Grey-box models are constructed by combining model components that are derived from first principles with components that are identified empirically from data. In this thesis a grey-box modelling method for describing distributed parameter systems is presented. The method combines partial differential equations with a multi-layer perceptron network in order to incorporate prior knowledge about the system while identifying unknown dynamics from data. A gradient-based optimization scheme which relies on the reverse mode of automatic differentiation is used to train the network. The method is presented in the context of modelling the dynamics of a chemical reaction in a fluid. Lastly, the grey-box modelling method is evaluated on a one-dimensional and two-dimensional instance of the reaction system. The results indicate that the grey-box model was able to accurately capture the dynamics of the reaction system and identify the underlying reaction. / Hybridmodeller konstrueras genom att kombinera modellkomponenter som härleds från grundläggande principer med modelkomponenter som bestäms empiriskt från data. I den här uppsatsen presenteras en metod för att beskriva distribuerade parametersystem genom hybridmodellering. Metoden kombinerar partiella differentialekvationer med ett neuronnätverk för att inkorporera tidigare känd kunskap om systemet samt identifiera okänd dynamik från data. Neuronnätverket tränas genom en gradientbaserad optimeringsmetod som använder sig av bakåt-läget av automatisk differentiering. För att demonstrera metoden används den för att modellera kemiska reaktioner i en fluid. Metoden appliceras slutligen på ett en-dimensionellt och ett två-dimensionellt exempel av reaktions-systemet. Resultaten indikerar att hybridmodellen lyckades återskapa beteendet hos systemet med god precision samt identifiera den underliggande reaktionen.

Several boom segments form the crane boom. These segments are often truss structures formed out of circular hollow sections, which are welded together forming the truss joints. A adequate modelling of these truss joints is very important for operational strength and life. Due to the large boom sizes, efficient models are used in the finite element method, generally built of beam elements. These models have problems capturing the proper bending moments working in the truss joints. This is caused by a insufficient portrayal of the joint stiffness. In the literature several modelling techniques with beam elements are proposed, which capture the joint stiffness better. These different modelling methods are implemented in a parametric boom section and compared with a shell element FE model. From this comparison the most appropriate modelling method is selected, which improve the portrayal of internal loads and nominal stresses. With these improved nominal stress values, it is investigated to implement a different fatigue assessment. The structural stress can be calculated from the nominal stress in combination with stress concentration factor (SCF) equations. To implement the structural stress method as fatigue assessment, several modelling and extrapolation methods have been compared. Which lead to a method for evaluating the structural stress in a efficient matter. This method is compared with existing SCF K truss joint equations, from which a new set of SCF equations is derived. These equations are constructed from a larger dataset, hold a wider validity range and fit better with the FE models. When applying these SCF equations with the improved beam modelling method in a boom section, the structural stress is not adequately captured. This is caused by unsymmetrical stressed braces in the K truss joints. Both the modelling methods and SCF equations account for uniformly stressed braces forming the truss joints. More research needs to be conducted to this uneven behaviour. If the structural stress method needs to be implemented with efficient FE models, submodels out of shell elements combined with beam elements are recommended. For fatigue evaluation with the nominal stress method, beam models which account for the local joint flexibility give sufficient realistic results. / Flera kranarmsegment bildar kranarmen. Dessa segment är ofta fackverk utformade av cirkulära ihåliga profiler, som är sammansvetsade och bildar fackverkslederna. En ordentlig modellering av dessa fackförband är mycket viktig för dess driftsstyrka och livslängd. På grund av storleken används finita elementmetoden, vanligtvis uppbyggt av balkelement. Dessa modeller har problem med att beräkna de korrekta böjmomenten som uppstår i fackverkslederna. Detta orsakas av en otillräcklig beskrivning av ledstyvheten. I litteraturen föreslås flera modelleringstekniker med balkelement som tar hänsyn till ledens styvhet bättre. Dessa olika modelleringsmetoder implementeras i en parametrisk kranarmsektion och jämförs med en FE-modell med skalelement. Med denna jämförelse väljs den mest lämpliga modelleringsmetoden, vilket bör förbättra skildringen av interna belastningar och nominella spänningar. Med dessa förbättrade nominella spänningsvärden, undersöks det att genomföra en annan utmattningsbedömning. Den strukturella spänningen kan beräknas utifrån den nominella spänningen i kombination med spänningskoncentrationsfaktor- (SCF) ekvationerna. För att implementera strukturella spänningsmetoden som utmattningsbedömning, har flera modellerings- och extrapoleringsmetoder jämförts. Detta leder till en metod för att utvärdera den strukturella spänningen effektivt. Denna metod jämförs med befintliga SCF-ekvationer, från vilka en ny uppsättning SCF-ekvationer härleds. Dessa ekvationer är konstruerade från en större datauppsättning, har ett bredare giltighetsområde och passar bättre med FE-modellerna. När man applicerar dessa SCF-ekvationer med den förbättrade balkmodelleringsmetoden i en kranarmsektion, uppsamlas strukturella spänningar inte tillräckligt, detta orsakas av ojämna spänningar i diagonalelementen i fackverkslederna. Både modelleringsmetoderna och SCF-ekvationerna tar hänsyn till jämnt spända diagonalelement som uppstår i fackverkslederna. Mer forskning bör göras över detta ojämna beteende. Om den strukturella spänningsmetoden måste implementeras med effektiva FE-modeller, rekommenderas undermodeller av skalelement kombinerade med balkelement. För utmattningsutvärdering med den nominella spänningsmetoden, ger balkmodeller som tar hänsyn till den lokala ledflexibiliteten tillräckligt realistiska resultat.

A finite element model of the CubeSat MIST was created, in order to assess the stresses that occur in the satellite in response to loads during its launch. Due to size limits of thesoftware used, simplifications had to be made to the geometry of the model. The loads assessed were quasi-static accelerations, random vibrations, shock loads, as well as a combined quasi-static acceleration and random vibration case. The study assumed the worst possible loads from a list of different potential launch vehicles for the satellite. Non-linear boundary conditions could not be modelled, and instead different linear boundary condition combinations were assessed. The results showed that the satellite showed positive margins of safety for the quasi-static loads. The lowest natural frequency for the satellite was above 130 Hz. For the random vibration loads, positive margins of safety could be shown if adverse stresses attributed to the boundary conditions inthe worst case were ignored. The model proved too conservative to qualify the satellite for the shock loads. Shock testing is therefore recommended for future work, unless requirements for waiving the shock testing can be met. The random vibration and combined loads analysis showed that the −X shear panel experienced high stresses in the corners of its windows, and the part should be inspected once environmental tests are conducted. The −X shear panel only showed adverse stresses in the most extreme boundary condition case, where its deformation was deemed unrealistic. / En finit elementmodell av nanosatelliten MIST skapades for att undersöka dess respons till lasterna under uppskjutning. På grund av storleksbegränsningar i programvaran behövde modellens geometri förenklas. Lasterna som undersöktes var kvasistatiska accelerationer, stokastiska vibrationer, chocklaster samt ett kombinerat kvasistatiskt accelerations- och stokastiskt vibrationsfall. Studien använde de värsta tänkbara lasterna från en lista över olika potentiella bärraketer för satelliten. Icke-linjära gränsvillkor kunde inte modelleras och istället utvärderades olika kombinationer av linjära gränsvillkor. Resultaten visade positiva säkerhetsmarginaler för kvasistatiska belastningar. Den lägsta naturliga frekvensen för satelliten var över 130 Hz. För de stokastiska vibrationsbelastningarna kunde positiva säkerhetsmarginaler motiveras om hänsyn togs till oegentligheter orsakade av gränsvillkoren i det extremaste fallet. Chocklastanalysen visade på begränsningar i modellen. Mekaniska chocktester kommer därmed behövas för att undersöka chocklasterna, om inte kraven for att hoppa över chocktestning uppfylls. Analyserna av de stokastiska vibrationerna och det kombinerade lastfallet visade att skjuvpanelen på −X-sidan upplever höga spänningar i hörnen på sina fönster, och bör inspekteras när experimentella tester genomförs. Skjuvpanelen på −X-sidan upplevde enbart för höga spänningar i fallet med mest extrema gröäsvillkor, där deformationerna bedömdes vara orealistiska.

Masonry spires are a typical part of church architecture. Since it is rare that masonry is used as a load-bearing material in the western world today, it is important to maintain and increase the knowledge of modelling masonry structures both from a maintenance point of view and to build new masonry structures. The purpose of this master thesis is to look at and evaluate some different methods to model masonry spires exposed to common loads such as gravity, settlement and wind. The spire of the Salisbury Cathedral is used as a template regarding geometry and mechanical properties for the modelling methods. Two modelling methods are used in the master’s thesis. The first one is the limit analysis method applied to masonry. It is used to calculate a critical thickness for the masonry of the spire for a severe wind load. The second method is the Finite Element Method (FEM). The commercial finite element software Abaqus is used to create the model and the discretization used with the FE modelling is the macro-modelling approach. Concrete Damage Plasticity (CDP) in Abaqus is used as the material model and adapted to masonry. The finite element model consists of the spire itself along with the supporting structure beneath it down to the piers. Four different simulations (jobs) are run with varying wind direction and two of them have settling piers. The results from the finite element simulations indicate that the membrane stresses in the spire faces for the various jobs were not significantly different from one another. One of the jobs with settling piers could not be completed because the tensile stresses in the arches reached the tensile strength capacity of the material. The other simulation with a settlement that did complete did not have any significant difference in stress compared with the simulations without settlements. While the arches and the piers underwent plastic straining the spire itself did not. The stress levels there remained in the linear range for all the completed simulations. The finite element results also agree with the limit analysis. These findings call into question some of the modelling choices. The inclusion of the structure beneath the spire in the finite element model, as a way to study the effect of settlements, did not give more insight into the spire’s behaviour. Furthermore, the method to implement settlements was too inaccurate and another approach should be used to study the effect of settlements on the state of spires. Further work needs to be done on that topic. Improvements can also be made regarding how CDP was adapted for masonry. / Murade tornspiror är en vanlig takkonstruktion inom kyrkoarkitekturen. Eftersom det numera är sällsynt att murverk fungerar som lastbärande material i västvärlden, är det viktigt att upprätthålla och utöka kunskapen om murverkskonstruktioner för både underhåll och nybyggnation. Syftet med denna masteruppsats är att betrakta och utvärdera några olika modelleringsmetoder för murade tornspiror som är utsatta för några typiska laster såsom egentyngd, sättningar och vind. Katedralen i Salisbury används som en modelleringsmall i uppsatsen med avseende på katedralens geometri och materialegenskaper. Två modelleringsmetoder används i uppsatsen. Den första är gränsanalys tillämpad på murverkskonstruktioner. Den används för att beräkna en kritisk tjocklek för tornspiran under en stor vindlast. Den andra metoden är Finita Elementmetoden (FEM). Den kommersiella finita elementprogramvaran Abaqus används för finita elementanalysen och diskretiseringen som används för murverket i finita elementmodellen är makromodellering. Concrete Damage Plasticity (CDP) i Abaqus används som materialmodell och anpassas för murverk. Finita elementmodellen består utav själva tornspiran inklusive de bärande delarna under spiran och ned till pelarna. Fyra olika simuleringar ("jobb") körs med vindlast som angriper från olika riktningar och två av simuleringarna har pelare som sätter sig. Resultaten från simuleringarna visar att membranspänningarna i tornspirans väggar, för de olika jobben, inte skilde sig i någon betydelig grad från varandra. Ett av jobben med pelare som satte sig kunde inte köras klart eftersom dragspänningarna i valvbågarna överskred draghållfastheten på murverket i modellen. Den andra simuleringen med sättningar som kördes klart uppvisade inte några avsevärda skillnader i spänningar i tornspiran jämfört med simuleringarna utan sättningar. Medan plastiska töjningar uppkom i både valvbågarna och pelarna i modellen, uppkom de inte i tornspiran. Spänningsnivåerna i tornspiran var inom det linjära intervallet för alla simuleringar. Resultaten från finita elementanalysen stämde överens med resultaten från gränsanalysen. Analysresultaten ifrågasätter vissa av modelleringsvalen. Att inkludera de bärande delarna under tornspiran i finita elementmodellen, för att undersöka effekten av sättningar, gav inte en större insikt i hur sättningar påverkar tornspiran. Dessutom, var metoden för att tillämpa sättningar för oprecis och en annan metod borde användas. Mer arbete måste utföras vad gäller det ämnet. Sättet att tillämpa CDP för murverk kan också förbättras.

Today, there is a significant demand for electricity, a demand expected to increase in the coming years. To meet market needs, the number of offshore wind turbines is increasing, along with their dimensions to generate a greater amount of electricity. This leads to anecessity for a new generation of freight ships with bigger dimensions and capacity for transportation and installation of wind turbine components. Finite Element models enable comprehensive analyses of the hull beams' components, bulkheads, and supports, providing relevant information about the hull's stress impact for different load combinations. The advantage of creating a model is to provide a clear overview while allowing the product to be simulated before production, facilitating a better understanding of the product's future function and appearance. A Finite Element model's analysis results largely reflect reality and thus constitute a valuable tool for ship production. In SAP2000, a shell model was created over a pontoon with interconnected beam and shell elements. The model was simulated with loads from self-weight combined with hydrostatic pressure in combination with various sets of hull components. Four simulations were performed with analyses of shell and frame stresses, showing that a stronger construction results in less stress variation in the pontoon's constituent elements. The upper side of the pontoon did not meet the tolerance values of ±50 MPa for either frame or shell elements in the first analysis. When the frame dimensions were increased, the shell elements met the stress level criteria, but the frame elements still significantly exceeded the tolerance values. An increased plate thickness was not beneficial for the structure’s stress load as the self-weight increased without providing additional stiffness.

The increased use of continuously welded rails in the railway systems makes it necessary to increase the control of the rail stresses to avoid instability and damages of the rails. Large stresses are especially prone to appear at discontinuities in the railway systems, such as bridges, due to the interaction between the track and the bridge. The interaction leads to increased horizontal forces in the rails due to the changed stiffness between the embankment and the bridge, temperature variations, bending of the bridge structure because of vertical traffic loads and braking and traction forces. If the compressive rail stresses become too high it is necessary to use costly and maintenance-requiring devices such as rail expansion joints and other rail expansion devices. These devices increase the railway systems life cycle cost and should if possible be avoided. The use of non-ballasted track on high-speed railways, tramways and subways, has increased since this kind of track requires less maintenance and according to some investigations have a lower life cycle cost compared to ballasted track. The non-ballasted track is usually made of a track slab to which the rails are connected through fastenings. The track slab is connected to the bridge structure and held in place by shear keys. When non-ballasted tracks are used in populated areas it is sometimes necessary to introduce some vibration and noise damping solution. One of the possible solutions is to introduce a floating slab mat (elastic mat) under the track slab on the bridge. The influence of the floating slab mats properties on the rail stresses is investigated in this degree project. The investigation was performed through a numerical modelling of two railway bridges using the finite element software SOFiSTiK. The results from the investigation showed that there was a small reduction of the compressive rail stresses by approximately 3 – 7% (depending on the stiffness of the elastic support, load positions and the properties of the mat) when a mat was installed under the track slab. The results from the investigation also showed that there was a small reduction (up to approximately 1 %) of the compressive stresses in the rail when the thickness of the mat was increased, and the stiffness of the mat was reduced. This reduction of the compressive stresses is assumed to be caused by the mat being mounted on the sides of the shear keys. The lower stiffness of the mat allows the track slab and the bridge deck to move more freely parallel to each other in the horizontal direction. This leads to a decrease of the stresses in the rail due to a lower interaction between the track and the bridge. It was also shown that the rail stresses increased if the friction between the slab mat and the bridge deck was considered. This is because of an increase of the interaction between the track and the bridge due to the mats horizontal stiffness. / Den ökade användningen av kontinuerligt svetsade räler i järnvägsnäten i världen leder till en ökad kontroll av rälsspänningarna för att undvika instabilitet och skador på rälsen. Särskilt vid en diskontinuit i järnvägssystemet, som vid broar, kan stora tillskottspänningar i rälsen uppstå till följd av interaktionen mellan spår och bro. Interaktion leder till ökade horisontella krafter som verkar på rälsen och beror på den förändrade styvheten mellan järnvägsbank och bro, temperaturvariationer, nedböjning av bron på grund av vertikala trafiklaster samt broms- och accelerationskrafter. Om spänningarna i rälsen blir för stora behöver kostsamma och underhållskrävande dilatationsfogar införas. Dessa dilatationsfogar ökar järnvägssystemets livscykelkostnad och är något som ska undvikas att införas i den mån det är möjligt. Användningen av ballastfritt spår för höghastighetsjärnvägar, spårvägar och tunnelbanor ökar på grund av att dessa spår kräver mindre underhåll och har enligt vissa undersökningar en lägre livscykelkostnad i jämförelse med ballasterat spår. Ballastfritt spår består oftast av en betongplatta till vilken rälsen är kopplad genom befästningar. Plattan är i sin tur kopplad till underbyggnaden genom skjuvförbindare som håller plattan på plats. När ballastfritt spår används i bebodda områden är det ibland nödvändigt att ta till vibrations- och ljuddämpande åtgärder. En åtgärd som används på brokonstruktioner för att minska vibrationer och ljudföroreningar är att montera en vibrationsdämpande matta, som är tillverkad av ett elastiskt material, mellan betongplattan och broöverbyggnaden. I detta examensarbetet undersöks hur den vibrationsdämpande mattans egenskaper påverkar rälsspänningarna. Resultaten från undersökningen visar att spänningarna i rälsen minskar med cirka 3–7 % (beroende på det elastiska stödets styvhet, lastpositioner och mattans egenskaper) när en elastisk matta installeras under spårplattan i jämförelse med när ingen matta används. När mattans tjocklek ökar och när styvheten sänks minskar spänningarna med cirka 1 % i jämförelse mellan den tjockaste och tunnaste mattan. Denna minskning av spänningarna antas bero på att den vibrationsdämpande mattan som är monterad på sidan av skjuvförbindarna ger en möjlighet för spåret och bron att förskjutas fritt parallellt varandra innan en interaktion mellan spår och bro uppstår. Det visade sig även att om friktionen mellan mattan och broöverbyggnaden medräknas ökar spänningarna i rälsen. Detta beror på att mattan då skapar en större interaktion mellan spåret och bron gentemot fallet då mattans horisontella styvhet inte beaktas.

The growing need for simpler and cheaper manufacturing process has led to the research into fractional-slot concentrated-wound (FSCW) motors. This concept has been widely investigated for surface-mounted permanent magnet (SMPM) machines. This thesis studies the same concept applied for synchronous reluctance machines (SynRM). In this thesis, a FSCW, 15 kW, 4-pole, Permanent-Magnet-Assisted Synchronous Reluctance Machine (PMaSynRM) is designed and optimized using finite element method (FEM) based simulations for a set of given technical specifications. Initially, the existing synchronous machine topologies are investigated and later two novel motor designs are introduced and optimized, namely, a FSCW-SynRM and a FSCW-PMaSynRM with ferrite magnets. Moreover, the influence of replacing ferrite material with Neodymium Iron Boron (NdFeB) in the FSCWPMaSynRM is analyzed. Detailed investigations are performed in order to compare the impact of material at different temperatures. Variation of the torque-speed capabilities with temperature and a safe operating temperature range where the magnets are not demagnetized are identified. The variation of overload capability with temperature is also studied. Finally, a comparison between the new proposed designs and other existing standard design topologies is performed. It was found that FSCW-SynRM present lower efficiency, power factor and higher torque ripple than DW-SynRM. However when ferrite magnets are inserted in FSCW-PMaSynRM the efficiency, power factor and the flux-weakening capability exceed the values of the DW-SynRM. Moreover, by using NdFeB instead of ferrite in FSCW-PMaSynRM, the torque ripple, the fluxweakening capability and the overload capability improve and a wider safe temperature range for no demagnetization is achievable. Finally, it is found that DW-PMaSynRM with ferrite presents the same efficiency level as FSCW-PMaSynRM with ferrite, but higher power factor and lower torque ripple. However FSCW-PMaSynRM with ferrite have other advantages, such as shorter end-winding length, good fault-tolerant capability and simpler and cheaper manufacturing process. / Det växande behovet av enklare och billigare tillverkningsprocesser har lett till att den senaste forskningen om elektriska maskiner har fokuserats till maskiner med koncentrerade lindningar (FSCW). Detta koncept har i stor utsträckning undersökts för synkronmaskiner med ytmonterade permanentmagneter (SMPM). Detta projekt studerar samma lindning koncept, tillämpat på synkrona reluktansmaskiner (SynRM). I denna avhandling är en 15 kW, 4-polig, SynRM med FSCW och permanentmagneter (PMaSynRM) utformad och optimerad med användandet av finita elementmetoden (FEM). Simuleringar för en uppsättning givna, tekniska specifikationer har genomförts. Inledningsvis undersöks den befintliga synkronreluktansmaskinen med distribuerad lindning och senare presenteras och optimeras två nya motorkonstruktioner: en FSCW-SynRM respektive en FSCW-PMaSynRM med ferritmagneter. Vidare analyseras påverkan av att ersätta ferritmaterial med neodym-järn-bor (NdFeB) i FSCW-PMaSynRM. Detaljerade undersökningar genomförs för att jämföra effekten av materialen vid olika temperaturer. Variationen av maximal vridmomentet som funktion av hastighet vid olika temperaturer identifierar ett säkert driftstemperaturintervall där magneterna inte avmagnetiseras. Även variationen i överbelastningskapacitet vid olika temperaturer studeras. Slutligen görs en jämförelse mellan den nya föreslagna designen och andra befintliga topologier. Resultaten visar att FSCW-SynRM har lägre effektivitet och effektfaktor, samt högre vridmomentsrippel än DW-SynRM. När ferritmagneter är införda i FSCW-PMaSynRM erhålls emellertid högre värden på effektivitet, effektfaktor och fältförsvagning än i DW-SynRM. Genom att använda NdFeB i stället för ferrit i FSCW-PMaSynRM förbättras dessutom vridmomentet, fältförsvagningskapaciteten och överbelastningskapaciteten, vilket ger ett bredare temperaturområde utan avmagnetisering. Slutligen visar DW-PMaSynRM med ferrit samma effektivitetsnivå som FSCW-PMaSynRM med ferrit, men med högre effektfaktor och lägre vridmomentsrippel. FSCW-PMaSynRM med ferrit har dock andra fördelar, såsom kortare härvänderna, god feltolerans samt enklare och billigare tillverkningsprocess.