I en stor del av arbetsolyckor som anmäls är en truck inblandad. För att undvika att fotgängare blir påkörda av industrifordon används ofta påkörningsskydd. På Volvo Group Truck Operations i Skövde används idag påkörningsskydd i fabrikerna för att avgränsa fotgängare från fordonstrafiken. Volvos påkörningsskydd är en helsvetsad stålkonstruktion som är fäst i betonggolvet med expanderbultar. Dessa påkörningsskydd är byggda efter platsen de monteras på och är därför svåra att återanvända och reparera. Volvo har efterfrågat en principkonstruktion av ett moduluppbyggt påkörningsskydd för att underlätta framförallt återanvändning av dem. Hållfasthetsberäkningar utförs för att säkerställa att kravspecifikationen uppfylls. För att kunna utföra arbetet görs en litteraturstudie där befintliga lösningar, infästningsmetoder i betong, beräkningsmetoder, säkerhetskrav och en produktutvecklingsmetod studeras. Observationer och intervjuer genomförs för att ta fram en kravspecifikation. Observationer visade att vid en kollision lossnar infästningen till golvet för att det befintliga påkörningsskyddet är för robust. Med kravspecifikationen som bas utförs konceptgenerering. De framtagna koncepten utvärderas och vidareutvecklas i flera omgångar parallellt med att kravspecifikationen förfinas. En moduluppbyggd principkonstruktion med två olika infästningsalternativ presenteras. Tanken med princip­konstruktionen är att det skall dimensioneras för att ge vika vid infästningens maxlast. Hållfasthetsberäkningar, som utförts på de mest kritiska komponenterna, visar att det är svårt att dimensionera påkörningsskyddet för att säkerställa att rätt del går sönder vid en påkörning. En Failure Mode and Effects Analysis utförs för att identifiera eventuella brister på principkonstruktionen och ta fram förslag på hur dessa kan åtgärdas. Principkonstruktionen uppfyller de delar av kravspecifikationen som går att kontrollera i nuläget. Dessa krav är att principkonstruktionen är moduluppbyggd, lätt att demontera, reparera och återanvända, lätt att förvara och att den uppfyller säkerhetskraven. Vidare arbete med hållfasthetsberäkningar på och dimensionering av principkonstruktionen rekommenderas. För att säkerställa att kravspecifikationen är uppfylld och att påkörningsskyddet beter sig som önskat vid en påkörning bör prototyper tillverkas. / In a large part of the industrial accidents different kinds of forklifts are involved. Collision protection barriers are often used to prevent pedestrians from coming into direct contact with industrial vehicles. The Volvo Group Truck Operations facility in Skövde uses such collision protection barriers to separate pedestrians from industrial traffic. Volvo’s welded steel collision protection barriers are constructed in place, depending on need, and are fastened to the concrete floor with expander bolts. The barriers are, therefore, difficult to disassemble and reuse in other locations. Volvo has requested the development of a conceptual design of a reusable and repairable modular collision protection barrier. To ensure that the specifications for the product are fulfilled strength calculations are performed. In order to complete the work a literature survey is carried out where current collision protection barriers, fastening methods for concrete, methods of calculations, safety demands and a product developing process are examined. Interviews are conducted and on-site observations are made to identify the necessary specifications. Observations showed that in a collision the expander bolts often tear loose from the concrete floor due to the robustness of the current collision barriers. The specifications are used to generate concepts. The developed concepts are evaluated and evolved in an iterative process where the specifications are refined at each step. The result, a modular conceptual design with two different alternatives to fasten it to the concrete floor, is presented. The idea is that the conceptual design shall be sized to give way at the maximum load of the fastening alternative. Strength calculations, performed on the most critical components, shows that it is difficult to size the collision protection barrier to guarantee that the intended component breaks in a collision. A Failure Mode and Effects Analysis is conducted to identify any flaws in the conceptual design and suggestions to address the flaws are made. The conceptual design fulfils the specifications that are currently possible to evaluate. These specifications are that the design is modular, easy to disassemble, repair and reuse, easy to store and meets the safety demands. Further work with strength calculations and sizing of the collision protection barrier is required. To ensure that the specifications are fulfilled and that the collision protection barrier behaves as desired in a collision it is recommended that prototypes be manufactured and tested.

Det växande behovet av förnybar energi har lett till att solceller används i allt större utsträckning. Nackdelen med solceller är att stora landytor krävs för att de skall vara effektiva då de ofta placeras i så kallade solcellsparker. Transparenta solceller kan vara en lösning på detta. Denna uppsats ämnar att undersöka möjligheten att konstruera ett bärverk i bambu med transparenta solceller placerade ovanpå bärverket. Detta för att frigöra landarean som upptas av solcellerna. Den frigjorda landarean skulle kunna utnyttjas till jordbruk. Dessutom minskar koldioxidutsläppen om bärverket konstrueras i bambu, jämfört med metaller. Arbetet genomfördes genom att analysera de effektivspänningar och tryckkrafter som uppstår i bambubalkarna som bärverket är uppbyggt av. Dessutom analyserades konstruktionens lägsta egenfrekvens. Dessa analyser har genomförts med hjälp av FE-programmet ANSYS Mechanical. Resultaten jämfördes med byggnormer aktuella i Europeiska unionen samt Sverige. Resultaten visade att den förslagna konstruktionen uppfyller de krav som ställs. En föreslagen mittpelare kan användas för att ytterligare stärka konstruktionen, men den är inte avgörande för den strukturella integriteten. Det finns därmed belägg för att påstå att denna typ av konstruktioner är ett rimligt förslag för att kunna frigöra de tidigare, upptagna landytor som solceller tog upp och bedriva jordbruk under strukturen.

The Walker-Anderson model has been proven to model the penetration of long rods into semi-infinite targets with great results. The equations of motion of the projectile are obtained by analytically integrating the conservation of momentum along the cylindrically symmetric axis of penetration. In this study, the original Walker-Anderson model is presented in detail and extended to include back surface bulging and breakout. To obtain the velocity in finite targets, the potential for the velocity in a semi-infinite target is multiplicatively blended with the potential for the velocity in an infinitely thin target. Different choices of these potentials are discussed. The extended model is capable of calculating the penetration history, as well as predicting the residual length and velocity of the projectile when the target fails. The implementation is primarily focused towards eroding projectiles, but a transition from eroding to rigid penetration is included.The extended model is compared to experimental data and agreement is relatively good, although more validations are needed. This study was made in collaboration with the Swedish Defence Research Agency, FOI, and is expected to lay the foundation for further generalizations of long-rod penetration.

Syftet i denna studien var att ta fram en metod för att simulera spricktillväxt i enbiologisk vävnad med hjälp av FEM programmet COMSOL. Målet är att ta undersökaom COMSOL är lämpligt för sådana simuleringar samt att parametrarna som togsfram med metoden ska kunna användas för ytterligare simulationer av sammamaterial. Med COMSOL simulerades en biologisk vävnad som dras isär, där olika parametrarundersöktes. Utgångspunkten var en experimentell studie som gjorts på grisvävnad.Stora deformationer hindrade användningen av linjära beräkningar, och iställetkrävdes icke-linjära metoder. Tre olika hyperelastiska modeller jämfördes för deninitiala töjningen av materialet, och för spricktillväxten användes kohesiva zoner medtvå olika former på TSL, T raction separation law. För de hyperelastiska egenskapernasimulerades Neo-Hookean, Mooney-Rivlin och Yeoh modellerna. För spricktillväxtenanvändes en Bilinjär och en expontential TSL, båda är energibaserade. Resultaten visade att metoden är lovande men inte fullständig för att simulerabiologiska vävnader. Neo-Hookeans och Mooney-Rivlins hyperelastiska modellerräckte ej för att simulera uttöjningen, medan Yeohs modell med parametervärdenC10 = 0.21 M P a, C20 = 0.08 M P a och C30 = 0.1 M P a såg lovande ut. För TSLstod det klart att en exponentiell form passade det givna datan bäst. För simuleringenav spricktillväxten är det tre värden som ska överensstämma med det givna datan.Max lasten, förskjutningen vid begynnelse av spricktillväxt och förskjutningen vidtotalkollaps. Med de första två värden rätt var det inte möjligt, med denna modellen,att få rätt värde vid total kollaps.

På uppdrag av Saab har en grupp studenter på Linköpings tekniska högskola utvecklat ett skärmstativ för nya generationens JAS 39 Gripen E. Vid testflygning är stativet placerat vid planets stjärtkon och på stativet ska en skärm fästas. Skärmens funktion är att stabilisera flygplanet genom att ge det ett tippmoment vid okontrollerade spinnfall. Detta kandidatarbete hade till uppgift att designa och dimensionera ett stativ efter givna lastfall, begränsad volym, deformationskrav och givna infästningspunkter, samtidigt som fokus skulle ligga på viktreducering. För att möjliggöra detta togs en CAD-modell fram i Creo Parametric 2.0, som sedan exporterades till Ansys Workbench 14.0 där det utfördes beräkningar enligt finita elementmetoden. Under projektets gång testades olika material, tvärsnitt och konstruktioner, vilka utvärderades för att få fram en så lätt och hållbar konstruktion som möjligt.   Resultatet blev ett stativ med fackverksstruktur, som är gjord av fyrkantiga balkar med yttermått 70 mm och innermått 63,8 mm. Den maximala spänningen blev 883 MPa och maximal deformation var 53,1  mm. Stativets totalvikt blev 60,5 kg.

Thanks to advancements in the polymer industry, metal replacement with high performance polymers has become a growing practice in many industries due to the economical, lead time and weight advantages. Getinge AB was interested in introducing metal replacement to the medical technology industry by launching a thesis project to replace the die-cast aluminium in a key structural component of their ventilator products. The ultimate goal of the project was to provide enough information to decide if going to a prototype stage is an investment worthwhile. In order to provide the necessary data, the project was conducted in the following manner: an evaluation of the current aluminium design was done using finite element method (FEM) simulations, followed by a thorough material choice and design adjustments in order to enhance strength and manufacturability. Finally another set of FEM simulations were conducted for the new plastic design, that was compared to the performance of the originaldesign, in order to confirm the validity of the updated structure. The results from the project show that metal replacement might be a sound choice for the structure, considering the mechanical performance, potential cost reduction and reduced lead time. However the part strength is a liability and require thorough physical testing. / Utveckling inom polymerteknik har lett till att metallersättning har blivit ett vanligare tillvägagångssätt för att spara pengar, ledtid och vikt i produkter inom olika industrier. Getinge AB var intresserade av att introducera metallersättning i den medicinsktekniska branchen genom att starta detta examensarbete som går ut på att ersätta pressgjutet aluminium i en viktig strukturell komponent i deras ventilatorer. Slutmålet med projektet var att erhålla erforderligt beslutsunderlag för att bestämma om det är värt att gå vidare till tillverkning av en prototyp. För att bidra med nödvändig data har projektet genomförts enligt följande:den befintliga aluminiumkonstruktionen utvärderades med hjälp av finitaelementmetoden (FEM), därefter genomfördes ett noggrannt materialval samt designanpassningar för att förbättra hållfasthet och tillverkningsbarhet. Till sist utfördes ytterligare en uppsättning av FEM-simuleringar för att validera den nya konstruktionen mot datan erhållen från FEM-simuleringar av den ursprungliga konstruktionen. Projektets resultat visar att metallersättning kan anses ett godtagbart alternativ för strukturen med avseende på den mekaniska prestandan, reducerat pris och reduktion av ledtid. Konstruktionens hållfasthet är en riskfaktor och djupgående fysisk provning krävs.

Low-density armour often uses ceramic materials, as their high compressive strength and relatively low weight make the material ideal for moving in the field. The ballistic protection works by redirecting the plastic flow of the projectile radially, which reduces penetration. The main drawback of using ceramics is their brittle behaviour, causing rapid crack propagation. When subjected to ballistic impacts, the ceramic fails catastrophically by spalling and cracking. The fracture behaviour is essential to model correctly to predict the effectiveness of armor systems. In this experiment, a notched specimen was used to investigate mode I fracture. The setup is similar to an open edge on impact experiment where the fracture propagation is initiated by the impact of a projectile fired by an air pressure gun. To avoid spallation, the projectile velocities were kept low to only initiate crack development from bending. For velocities below 15 m/s, a single crack develops across the specimen. For higher velocities between 15-75 m/s, the behaviour is different for short and long projectiles. For short projectiles, a straight crack develops before bifurcating when the projectile and ceramic lose contact. For longer projectiles, the crack bifurcates at the initiation. It forms a pointed ellipse up to the point when the projectile and ceramic lose contact, at which point it behaves the same as for shorter projectiles. Simulations were conducted using LS-Dyna and Impetus AFEA with four different material models. Two different fracture formulations were also used. Erosion was used in LS-Dyna, while erosion and node-splitting were used in Impetus AFEA. Simulations in both LS-Dyna and Impetus AFEA could reproduce experimental results. Simulations show that bifurcation highly depends on the materials' tensile strength. The transition from straight to bifurcating cracks emerges in a small velocity range, allowing for the possibility of calibrating the simulations to experiments. A possibility for comparing the crack development in simulations and the experimental setup besides crack patterns is the crack mouth opening displacement (CMOD). Measurements of CMOD with photon doppler velocimetry (PDV) correlated well with the simulations. / Komplexa skydd använder sig ofta av keramiska material då keramer har stark kompressionsstyrka och relativt låg vikt, vilket gör dem idealiska för att röra sig i fält. Ballistiskt skygg verkar genom att omdirigera projektilens plastiska flöde radiellt, vilket reducerar risk för penetration. Största nackdelen med keramiska material är deras spröda beteende. På grund av materialets tidsberoende beteende är materialegenskaperna svåra att bestämma. När materialet utsätts för ballistisk belastning orsakar det ofta katastrofartad sprickbildning. Sprickbeteendet är därför ett viktigt fenomen att bestämma för att förutsäga effektiviteten hos skyddsmaterialet. I detta experiment används en uppställning med ett skårad provkropp för att studera sprickutvecklingen av mod I sprickor. Uppställningen har likheter med kant anslags experiment där sprickutbredningen initieras med hjälp en cylindrisk projektil. För att begränsa brottbeteendet till mod I använder sig uppställningen av låga projektilhastigheter mellan 15 och 75 m/s för att initiera sprickor genom böjning. För hastigheter under 15 m/s utvecklades endast raka sprickor som propagerade över hela provkroppen. För hastigheter mellan 15 och 75 m/s skiljer sig beteendet mellan långa och korta projektiler. För korta projektiler delar sig sprickan när projektilen studsar mot provkroppen. För långa projektiler delar sig sprickan i två redan vid initiering och bildar en spolform upp till den punkt då projektilen tappar kontakt med provkroppen varefter beteendet mellan kort och lång projektil är likartat. Simuleringar utfördes med LS-Dyna och Impetus AFEA med fyra olika materialmodeller. Två olika brottformuleringar användes. Erosion användes i LS-Dyna, medan erosion och node-splitting användes i Impetus AFEA. Simuleringar i både LS-Dyna och Impetus AFEA kunde återskapa de experimentella resultaten. Simuleringarna visar att delningen av sprickan vid avlastning i hög grad beror på materialens draghållfasthet. Övergången från rak spricka till sprickdelningen uppstår i ett snävt hastighetetsfönster vilket ger möjlighet att kalibrera simuleringar mot experimentella resultat. En möjlighet jämföra sprickutvecklingen i simuleringar och experiment förutom sprickmönster är sprick öppnings förskjutning (CMOD). Mätningar av CMOD med fotondopplerhastighetsmätningar (PDV) överensstämmer väl med simuleringarna.

In this thesis work a literature survey is done to collect published data for T-welded joints with a thickness of 5-12 mm, produced in high strength steel and treated with HFMI. In addition to this, large structures are researched. The data was evaluated in nominal stress and effective notch stress and compared with the recommended FAT value from the International Institute of Welding (IIW) for post-weld improved joints. It was concluded that not sufficient data exist for T-joints in high strength steel, especially steels of grades with yield strength greater than 450 MPa, and thicknesses of 5-12mm, neither does enough data exist for large structures. The recommended fatigue strength values from the IIW were compared. / I detta arbete så kommer en litteraturstudie att genomföras för att samla data om svetsade t- balkar med en tjocklek på 5-12 mm, av materialet höghållfasta stål och behandlade med HFMI. Stora strukturer kommer även att undersökas. Den samlade datan är utvärderad i nominell spänning och effective notch stress och jämförd med International Institute (IIW) of Welding för efterbehandlade svetsar. En slutsats är att det inte finns tillräckligt med data för svetsade t-balkar i höghållfasta stål med en tjocklek mellan 5-12 mm. Data om stora strukturer bör också utvecklas. De rekommenderade utmattningshållfasthets värden från IIW jämfördes.

The aim of this master thesis was to investigate the mechanical properties of ExpandedPolystyrene (EPS) through experimental testing. The strain was measured on thespecimen’s surface with Digital Image Correlation (DIC), in order to investigate howthe first principal strain at fracture initiation depends on the loading of the material.To impose different loading conditions various tests were performed, such as biaxialtension-compression, uniaxial tension and bending tests. The study was done withfour densities of EPS, 35, 50, 75 and 100 g/L. To investigate how strain and stressat fracture initiation depend on temperature, the bending tests were performed atthree different temperatures, -20, 20 and 50 °C. All tests were performed in the SolidMechanics lab at KTH, Stockholm. For every experiment, five repetitions were madeto reduce the influence of the inhomogeneous microstructure of EPS and the stochasticbehaviour of fracture mechanics. The results indicate that the fracture initiation straindecreases with increasing density of EPS, while the fracture strength increases withincreasing density of EPS. Further, the results indicate that the loading conditions havean influence on the fracture initiation strain. / Målet med detta examensarbete var att undersöka materialegenskaper för EPS genomatt utföra experimentell testning. Töjningen mättes på provbitarnas yta med hjälp avDIC-teknik, för att undersöka hur första huvudtöjningen vid sprickinitiering beror påbelastningen av materialet. För att belasta material på olika sätt utfördes olika tester,såsom enaxligt drag, biaxiellt drag och tryck samt böjtester. Testerna gjordes med fyradensiteter av EPS, 35, 50, 75 and 100 g/L. För att undersöka hur töjning och kraft vidsprickinitiering beror på temperatur utfördes böjtesterna vid tre temperaturer, -20,20 and 50 °C. Alla tester utfördes på institutionen för hållfasthetslära vid KungligaTekniska högskolan. Varje experiment repeterades fem gånger för att minimerainverkan av den inhomogena mikrostrukturen hos EPS. Resultaten tyder på attbrottinitieringstöjningen minskar med ökande densitet av EPS, medan brottlastenökar med ökande densitet av EPS. Vidare indikerar resultaten att belastningen har eninverkan på brottinitieringstöjningen.

The purpose of this master thesis is to determine whether or not it exist, a model that can describethe reduction in strength, due to missing threads in a bond between a bolt and nut. And how thereduction in strength might effect a wall-shoe assembly, used to connect a wall to another wall or aconcrete base plate. This is done by firstly considering the strength of the entire wall-shoe assembly andthe strength of the bond between the nut and the bolt is then considered. The strength of the entire assembly is calculated using some simple analytical models. The strengthof the bolt is the limiting factor for the assembly given the analytical models. Four FEM-models arethen created, three to evaluate the strength of the bolt and nut assembly, for bolt sized from M6to M60 with thread engagement from one thread to seven threads.  An elastic model without a defined tensile stress limit is proposed. The maximum stress at the sharpgeometry changes (stress concentrations) are used to dimension the maximum allowed load accordingto the von Mises yield criterion.  The yield limit is implemented by introducing a elastic-plastic (without hardening) for three different materials. Where the maximum yield force is determined as the maximum reactionforce on the frictionless support boundary condition, when a displacement is applied. Material hardening is applied according to a bi-linear material model (with hardening). Thereaction force is evaluated and the maximum force and displacement can be determined using thedefinition of property class 8.8 that propose a yield limit of 80 percent of maximum load. The behavior of the anchor bolt when it is pulled out of the concrete was also modeled. To obtain anunderstanding of the pull-out behavior. The FEM-models makes it possible to formulate a simple reduction model, where the bolt failure loadis reduced by the calculated reduction factors. The reduction factors are dependent on the amountof missing thread due to damages or insufficient bolt height. The reduction factors are also highlydependent on the ratio between the rise and bolt diameter. The reduction factors are significantlysmaller when a perfect plastic material model is applied. The failure mode is dependent on the material model, when hardening is applied fewer threads areneeded to achieve bolt failure rather then thread failure, compared to when a ideal plastic materialmodel is applied. The reduction factors are not affected by the material yield limit, the maximal load is however highlydependent on the yield limit. The placement of the missing thread does not effect the reduction factors. They can therefor beused regardless of if threads are missing due to damage or due to partial thread engagement. A test of an M8 bolt was performed to attempt to validate the FEM-model. Due to some inherent flawsin the test procedure no clear conclusion, about the validity of the model can be made. It is howeverclear that missing threads induces risk of failure when tightening the assembly, since the bolt or nutcan be damaged without any clear signs that the assembly is compromised, leading to catastrophicfailure. Reducing the load with the reduction factor model should be done with caution. / Den här masteruppsatsen ämnar att besvara frågeställningen huruvida det finns en modell som kan beskriva den reduktion i hållfasthet, som förorsakas av ett bortfall av iskruvade gängor för ett förband mellan en bult och en mutter. Det görs genom att först betrakta styrkan för hela väggskoförbandet och delförbandet mellan bulten och muttern.  Hållfastheten av hela system som förbanden ämnar att sammanfoga (en vägg med grundplatta/vägg) beräknas. Fyra stycken FEM-modeller konstrueras sedan. Tre för att undersöka hållfastheten för bultar i storlekar mellan M6 och M60, med ett antal hela gängor med fullt ingrepp, i spannet från ett till sju. FEM-modell utan sträckgräns där maxlast beräknas med den maximala effektiva spänningen i modellen. En modell som kommer att visa sig vara bristfällig. FEM-modell där sträckgränsen implementeras för tre material, en elastik-plastisk material model utan härdning används. Den maximalt tillåtna kraften utvärderas med hjälp av reaktionskraften på det friktionsfria stödet. Där den maximalt beräknade antas motsvara förbandets sträckgräns.  En modell med bi-linjärt härdning. Reaktionskraften utvärderas och sambandet för Property Class 8.8 används för att bestämma förbandets maximalt tillåtna last. Alltså att sträckgränsen är 80 procent av brottgränsen. FEM model konstrueras för att få förståelse för hur brott för en ankarbult som dras ut ur betongen uppkommer. FEM-modellerna möjliggör en enkel modell baserat på reduktionsfaktorer där lasten reduceras för förbandet när gängvarv saknas, när gängorna är skadad eller när full mutter inte kan uppnås. Reduktionsfaktorn är lägre när den perfekt-plastiska modell används och större vid hårdnande.  Hur brottet sker ändras med materialmodellen. Den perfekt-plastisk model kräver fler gängor i ingrepp innan bulten går av, jämfört med när materialet kan hårdna vid plastisk deformation. Reduktionsfaktorerna är oberoende av materialets sträckgräns, den maximala lasten kommer dock ändras med sträckgränsen.  Placeringen av den avsaknade gängan verkar inte påverka reduktionsfaktorn, givet att en hel gänga saknas och att lika många gängor saknas.  Ett test med M8 gjordes för att testa bekräfta modellen men på grund av brister i testets utformning kunde inga slutsatser om FEM modellens giltighet göras. Det blev uppenbart att saknade gängor ökar riskan att förbandet brister när det spänns, eftersom gängorna kan förstöras utan utvändiga tecken på att det skett. Detta kan leda till ett plötsligt brott. Användandet av reducerings modellen för maxlast bör därför användas med försiktighet.