This master’s thesis deals with analysis and following optimisation of a Sigma TN sports car suspension. Knowledge of vehicle dynamics and strength of materials was used during the optimisation. Kinematic and force analysis was carried out in software ADAMS Car. A FEM analysis was processed in Ansys Workbench environment. Three design concepts were worked out, in which Topology optimisation also found use.

金融機構在承做住宅抵押貸款時，面臨兩種風險，分別是提前清償及違約。這兩種借款人風險行為對金融機構的資產管理產生相當大的影響，尤其在不動產證券化的推動上，都是評價證券價格的關鍵因子，因此，討論借款者提前還款與違約行為，是近年不動產證券化領域中重大議題。 借款人決定提前清償及違約與否，除了與借款人特性之外尚有房屋特性與財務選擇上的特性，且有許多影響因子並非維持在貸款起始的狀態，而是會在貸款存續期間內隨著時間遷移有所改變，因此，本文在進一步研究影響借款人行為時，處理時間相依變數，利用動態調整過後的變數來分析借款人提前清償及違約風險行為，觀察借款人特徵、房屋型態及貸款條件等變數與借款人風險行為的關係並進行證券價格MBS的評價。 實證結果顯示，借款人特徵部分並不會影響提前清償但會影響違約風險。且借款者在財務選擇上面，會有落後反映的現象，亦即隨著時間的經過，借款者才會選擇有利於自己的財務決策，且雖然本國貸款為浮動利率貸款，但是影響借款者最深的仍然是利率相關因素，且觀察到借款者對於財務上面的好處比壞處有更敏感的現象，顯示出借款者比較趨近於風險愛好者。 在MBS評價上發現，影響價格的最重要因素在於放款的品質，因此，要真正落實抵押住宅證券化的實行，關鍵在於金融機構必須篩選優良放款進行證券化，才能吸引投資人，增加住宅抵押貸款證券化發行的可行性。

Este trabalho utiliza a técnica de modelagem de sistemas multicorpos para analisar o comportamento dinâmico de um vagão ferroviário de carga, trafegando sobre via tangente com desnivelamento transversal periódico. O estudo exibe a modelagem dos principais vínculos deste sistema, como o contato entre o prato e o pião, molas helicoidais e sistema de amortecimento de atrito seco da suspensão primária. A modelagem do contato entre o prato e o pião sugerida, é baseada em um modelo de elastic foundation, e utiliza a característica geométrica dos corpos em contato. O modelo dinâmico de atrito desenvolvido possui atuação bidirecional, sendo utilizado nos elementos dissipativos da suspensão. A matriz de rigidez das molas helicoidais da suspensão primária é obtida utilizando o Triedro de Frenet-Serret e o Segundo Teorema de Castigliano. O modelo matemático, confeccionado com a ferramenta de modelagem ADAMS/Rail, é composto por 90 corpos rígidos e uma caixa flexível e possui 210 graus de liberdade. A comparação dos resultados obtidos na identificação modal experimental e nas análises do modelo comprovou que as hipóteses adotadas na modelagem são aceitáveis, reforçando a utilização dos modelos multicorpos na análise dinâmica do veículo guiado. A variação da velocidade de tráfego do veículo, sobre diferentes comprimentos de irregularidade da via, proporcionou os resultados para confecção dos mapas de resposta dinâmica. Esses mapas foram traçados para o ângulo rolagem, alívio das forças no contato roda-trilho e razão L/V no rodeiro de ataque, e identificaram as regiões mais sensíveis para a rolagem harmônica. A rolagem e torção da caixa foram identificados como os movimentos principais do veículo, quando em tráfego em via com desnivelamento transversal periódico. O conjunto de prato e pião gasto aumentou a faixa de velocidade indicada como crítica para a rolagem, piorando os resultados para velocidades mais baixas. O aumento do amortecimento da suspensão primária, por meio da inclinação do lenoir link, diminuiu os valores de rolagem e do alívio em comparação ao caso nominal. A utilização do ampara-balaço de contato constante propiciou a diminuição do ângulo de rolagem, alívio das forças e da razão L/V do rodeiro na região de ressonância. O aumento do amortecimento deste vínculo, devido à mola elastomérica, proporcionou resultados ainda melhores e indicou que a alteração das características da suspensão secundária pode reduzir a amplitude do movimento de rolagem harmônica. A metodologia de análise do comportamento dinâmico proposta, através dos mapas de resposta, pode auxiliar na determinação das faixas críticas de velocidade de um vagão ferroviário de carga, no tráfego em vias cujas características típicas das irregularidades são conhecidas. Empresas do setor ferroviário podem aplicar este método no projeto de novos vagões, bem como no estudo da velocidade crítica de determinada frota já em operação. / This study uses the multibody system modeling techniques to analyze the dynamic behavior of a railway freight wagon, traveling over tangent track with periodic cross level defect. The study shows the modeling of the main links of the system, as the center plate contact, helical springs and dry friction damper. The suggested modeling of the center plate contact is based on an elastic foundation model, and uses the geometric characteristic of these bodies. The dynamic friction model developed is bidirectional, being used in the dissipative suspension elements. The stiffness matrix of the helical springs is obtained using the Frenet-Serret trihedral and the Second Castigliano Theorem. The mathematical model, developed with the software ADAMS/Rail, is composed of 90 rigid bodies and a flexible car body and has 210 degrees of freedom. A comparison of results obtained in experimental modal identification and analysis of the mathematical model showed that the assumptions made in modeling are acceptable, reinforcing the use of multibody models in dynamic analysis of rail vehicles. The traffic speed variation on different lengths of track irregularity provided the results to make the dynamic response maps. These maps were drawn to roll angle, vertical force in the wheel-rail contact and wheelset L/V and identified the most sensitive regions to harmonic roll. The roll and torsion of the car body were identified as the main movements of the vehicle, when traveling over tangent track with periodic cross level defect. The use of worn center plate increased the critical speed range to the roll motion and decreases the performance for slower speeds. The increase in the damping of the primary suspension, through the lenoir link inclination, decreased the rolling angle and wheel lift in comparison to the nominal case. The use of constant contact side bearer reduced the roll angle and wheelset L/V ratio and increased the vertical load on wheels in the resonance region. The use of elastomeric side bearer provided even better results indicating that changes of the secondary suspension characteristics can minimize the movement of harmonic roll. The methodology for analyzing the dynamic behavior, through the proposed response maps, can assist in determining the critical speed ranges of a railway freight wagon running over a track whose typical irregularities characteristics are known. Companies in the rail industry can apply this method in the design of new cars, and study the critical velocity of a given railway fleet already in operation.

O comportamento da dinâmica lateral de veículos automotivos com esterçamento nas quatro rodas é estudado com o auxílio de uma ferramenta computacional de modelagem e simulação de sistemas multicorpos. São utilizadas duas estratégias de controle do esterçamento das rodas traseiras para a avaliação de suas principais características. Uma das estratégias esterça as rodas traseiras em função do ângulo de esterçamento do volante, e a outra esterça as rodas traseiras em função do ângulo de esterçamento do volante e da velocidade longitudinal do veículo. O teste utilizado para as análises é a entrada degrau de esterçamento, onde é avaliada a resposta transitória e de regime da aceleração lateral, da velocidade de guinada e do ângulo de rolagem dos veículos. Os resultados das simulações mostram que os veículos com esterçamento nas quatro rodas têm o tempo de resposta da velocidade de guinada maior, e da aceleração lateral e do ângulo de rolagem menores que o veículo convencional. Também apresentam uma diminuição no ganho da aceleração lateral, da velocidade de guinada e do ângulo de rolagem. Além disso apresentam uma característica subesterçante mais acentuada. Essas características são mais evidentes no veículo com estratégia de controle função do esterçamento do volante. Os resultados obtidos correspondem ao comportamento dos veículos com esterçamento nas quatro rodas apresentado na literatura. / The lateral dynamic behavior of the automotive vehicles is studied with the aid of a computational tool for multibody systems modeling and simulation. Two rear wheel steering control strategies are used for evaluation of the main four wheel steering characteristics. One strategy steer the rear wheels as a function of the steering wheel angle, and the other one, steer the rear wheels as a function of the steering wheel angle and the speed. The steer step input is the test used, where the lateral acceleration, the yaw rate and the roll angle transient and stead state response are evaluated. The simulation results show that the four wheel steering vehicles have a slower yaw rate time response, and a fast lateral acceleration and roll angle time response than the conventional vehicle. Also four wheel vehicles show a reduction in lateral acceleration, yaw rate a.nd roll angle gain. Moreover they are more understeer than the conventional vehicle. These characteristics are particularly more evident on the vehicle with steer dependent system. The obtained results correspond with four wheel steering vehicles behavior founded in literature.

Este trabalho utiliza a técnica de modelagem de sistemas multicorpos para analisar o comportamento dinâmico de um vagão ferroviário de carga, trafegando sobre via tangente com desnivelamento transversal periódico. O estudo exibe a modelagem dos principais vínculos deste sistema, como o contato entre o prato e o pião, molas helicoidais e sistema de amortecimento de atrito seco da suspensão primária. A modelagem do contato entre o prato e o pião sugerida, é baseada em um modelo de elastic foundation, e utiliza a característica geométrica dos corpos em contato. O modelo dinâmico de atrito desenvolvido possui atuação bidirecional, sendo utilizado nos elementos dissipativos da suspensão. A matriz de rigidez das molas helicoidais da suspensão primária é obtida utilizando o Triedro de Frenet-Serret e o Segundo Teorema de Castigliano. O modelo matemático, confeccionado com a ferramenta de modelagem ADAMS/Rail, é composto por 90 corpos rígidos e uma caixa flexível e possui 210 graus de liberdade. A comparação dos resultados obtidos na identificação modal experimental e nas análises do modelo comprovou que as hipóteses adotadas na modelagem são aceitáveis, reforçando a utilização dos modelos multicorpos na análise dinâmica do veículo guiado. A variação da velocidade de tráfego do veículo, sobre diferentes comprimentos de irregularidade da via, proporcionou os resultados para confecção dos mapas de resposta dinâmica. Esses mapas foram traçados para o ângulo rolagem, alívio das forças no contato roda-trilho e razão L/V no rodeiro de ataque, e identificaram as regiões mais sensíveis para a rolagem harmônica. A rolagem e torção da caixa foram identificados como os movimentos principais do veículo, quando em tráfego em via com desnivelamento transversal periódico. O conjunto de prato e pião gasto aumentou a faixa de velocidade indicada como crítica para a rolagem, piorando os resultados para velocidades mais baixas. O aumento do amortecimento da suspensão primária, por meio da inclinação do lenoir link, diminuiu os valores de rolagem e do alívio em comparação ao caso nominal. A utilização do ampara-balaço de contato constante propiciou a diminuição do ângulo de rolagem, alívio das forças e da razão L/V do rodeiro na região de ressonância. O aumento do amortecimento deste vínculo, devido à mola elastomérica, proporcionou resultados ainda melhores e indicou que a alteração das características da suspensão secundária pode reduzir a amplitude do movimento de rolagem harmônica. A metodologia de análise do comportamento dinâmico proposta, através dos mapas de resposta, pode auxiliar na determinação das faixas críticas de velocidade de um vagão ferroviário de carga, no tráfego em vias cujas características típicas das irregularidades são conhecidas. Empresas do setor ferroviário podem aplicar este método no projeto de novos vagões, bem como no estudo da velocidade crítica de determinada frota já em operação. / This study uses the multibody system modeling techniques to analyze the dynamic behavior of a railway freight wagon, traveling over tangent track with periodic cross level defect. The study shows the modeling of the main links of the system, as the center plate contact, helical springs and dry friction damper. The suggested modeling of the center plate contact is based on an elastic foundation model, and uses the geometric characteristic of these bodies. The dynamic friction model developed is bidirectional, being used in the dissipative suspension elements. The stiffness matrix of the helical springs is obtained using the Frenet-Serret trihedral and the Second Castigliano Theorem. The mathematical model, developed with the software ADAMS/Rail, is composed of 90 rigid bodies and a flexible car body and has 210 degrees of freedom. A comparison of results obtained in experimental modal identification and analysis of the mathematical model showed that the assumptions made in modeling are acceptable, reinforcing the use of multibody models in dynamic analysis of rail vehicles. The traffic speed variation on different lengths of track irregularity provided the results to make the dynamic response maps. These maps were drawn to roll angle, vertical force in the wheel-rail contact and wheelset L/V and identified the most sensitive regions to harmonic roll. The roll and torsion of the car body were identified as the main movements of the vehicle, when traveling over tangent track with periodic cross level defect. The use of worn center plate increased the critical speed range to the roll motion and decreases the performance for slower speeds. The increase in the damping of the primary suspension, through the lenoir link inclination, decreased the rolling angle and wheel lift in comparison to the nominal case. The use of constant contact side bearer reduced the roll angle and wheelset L/V ratio and increased the vertical load on wheels in the resonance region. The use of elastomeric side bearer provided even better results indicating that changes of the secondary suspension characteristics can minimize the movement of harmonic roll. The methodology for analyzing the dynamic behavior, through the proposed response maps, can assist in determining the critical speed ranges of a railway freight wagon running over a track whose typical irregularities characteristics are known. Companies in the rail industry can apply this method in the design of new cars, and study the critical velocity of a given railway fleet already in operation.

The aim of this study was to develop and examine the use of backscatter data collected with multibeam sonar (MBS) systems for benthic habitat mapping. Backscatter data were collected from six sites around the Australian coastal zone using the Reson SeaBat 8125 MBS system operating at 455 kHz. Benthic habitats surveyed in this study included: seagrass meadows, rhodolith beds, coral reef, rock, gravel, sand, muddy sand, and mixtures of those habitats. Methods for processing MBS backscatter data were developed for the Coastal Water Habitat Mapping (CWHM) project by a team from the Centre for Marine Science and Technology (CMST). The CMST algorithm calculates the seafloor backscatter strength derived from the peak and integral (or average) intensity of backscattered signals for each beam. The seafloor backscatter strength estimated from the mean value of the integral backscatter intensity was shown in this study to provide an accurate measurement of the actual backscatter strength of the seafloor and its angular dependence. However, the seafloor backscatter strength derived from the peak intensity was found to be overestimated when the sonar insonification area is significantly smaller than the footprint of receive beams, which occurs primarily at oblique angles. The angular dependence of the mean backscatter strength showed distinct differences between hard rough substrates (such as rock and coral reef), seagrass, coarse sediments and fine sediments. The highest backscatter strength was observed not only for the hard and rough substrate, but also for marine vegetation, such as rhodolith and seagrass. The main difference in acoustic backscatter from the different habitats was the mean level, or angle-average backscatter strength. However, additional information can also be obtained from the slope of the angular dependence of backscatter strength. / It was shown that the distribution of the backscatter. The shape parameter was shown to relate to the ratio of the insonification area (which can be interpreted as an elementary scattering cell) to the footprint size rather than to the angular dependence of backscatter strength. When this ratio is less than 5, the gamma shape parameter is very similar for different habitats and is nearly linearly proportional to the ratio. Above a ratio of 5, the gamma shape parameter is not significantly dependent on the ratio and there is a noticeable difference in this parameter between different seafloor types. A new approach to producing images of backscatter properties, introduced and referred to as the angle cube method, was developed. The angle cube method uses spatial interpolation to construct a three-dimensional array of backscatter data that is a function of X-Y coordinates and the incidence angle. This allows the spatial visualisation of backscatter properties to be free from artefacts of the angular dependence and provides satisfactory estimates of the backscatter characteristics. / Using the angle-average backscatter strength and slope of the angular dependence, derived by the angle cube method, in addition to seafloor terrain parameters, habitat probability and classification maps were produced to show distributions of sand, marine vegetation (e.g. seagrass and rhodolith) and hard substrate (e.g. coral and bedrock) for five different survey areas. Ultimately, this study demonstrated that the combination of high-resolution bathymetry and backscatter strength data, as collected by MBS, is an efficient and cost-effective tool for benthic habitat mapping in costal zones.

O comportamento da dinâmica lateral de veículos automotivos com esterçamento nas quatro rodas é estudado com o auxílio de uma ferramenta computacional de modelagem e simulação de sistemas multicorpos. São utilizadas duas estratégias de controle do esterçamento das rodas traseiras para a avaliação de suas principais características. Uma das estratégias esterça as rodas traseiras em função do ângulo de esterçamento do volante, e a outra esterça as rodas traseiras em função do ângulo de esterçamento do volante e da velocidade longitudinal do veículo. O teste utilizado para as análises é a entrada degrau de esterçamento, onde é avaliada a resposta transitória e de regime da aceleração lateral, da velocidade de guinada e do ângulo de rolagem dos veículos. Os resultados das simulações mostram que os veículos com esterçamento nas quatro rodas têm o tempo de resposta da velocidade de guinada maior, e da aceleração lateral e do ângulo de rolagem menores que o veículo convencional. Também apresentam uma diminuição no ganho da aceleração lateral, da velocidade de guinada e do ângulo de rolagem. Além disso apresentam uma característica subesterçante mais acentuada. Essas características são mais evidentes no veículo com estratégia de controle função do esterçamento do volante. Os resultados obtidos correspondem ao comportamento dos veículos com esterçamento nas quatro rodas apresentado na literatura. / The lateral dynamic behavior of the automotive vehicles is studied with the aid of a computational tool for multibody systems modeling and simulation. Two rear wheel steering control strategies are used for evaluation of the main four wheel steering characteristics. One strategy steer the rear wheels as a function of the steering wheel angle, and the other one, steer the rear wheels as a function of the steering wheel angle and the speed. The steer step input is the test used, where the lateral acceleration, the yaw rate and the roll angle transient and stead state response are evaluated. The simulation results show that the four wheel steering vehicles have a slower yaw rate time response, and a fast lateral acceleration and roll angle time response than the conventional vehicle. Also four wheel vehicles show a reduction in lateral acceleration, yaw rate a.nd roll angle gain. Moreover they are more understeer than the conventional vehicle. These characteristics are particularly more evident on the vehicle with steer dependent system. The obtained results correspond with four wheel steering vehicles behavior founded in literature.

In the research area of virtual reality, the term haptic rendering is defined as the process of computing and generating the interaction force between the virtual object and the operator. One of the major challenges of haptic rendering is the stably rendering contact with a stiff object. Traditional haptic rendering algorithms performs well when rendering contact with soft objects. But when it is used to simulate contact with objects with high stiffness, the algorithm may cause unstable response of haptic devices. Such unstable behavior (e.g., oscillation of the device) can destroy the fidelity of the virtual environment and even hurt the user.  To address the above stability issues, a new design approach has been proposed in this paper. The proposed approach consists of three main process steps: modeling and linearization in ADAMS, LQR position controller design, verification with co-simulation. In the first step, a simulation model of the system is firstly created in ADAMS/View. Then this nonlinear ADAMS multi-body dynamics model is linearized and exported as a set of linear state space matrices with the help of ADAMS/Linear. In the second step, different from the traditional force-control algorithms, LQR position controller is developed in Matlab Simulink based on the exported matrices to emulate interactions with stiff objects. At last, the verification of control performance is carried out by setting up co-simulation between ADAMS and Simulink.  A case study implementation of this proposed method was performed on the TAU device which was previously developed by Machine Design department at KTH. TAU is an asymmetrical parallel robot with six degrees of freedom for the simulation of surgical procedures like drilling and milling of hard tissues of bones and teeth. The results show that the linear model exported from ADAMS is sufficiently accurate and the proposed controller can render a virtual wall with stiffness at the level of 105 N/m. / Inom forskningsområdet virtuell verklighet definieras termen hatisk återgivning (haptic rendering) som processen för beräkning och generering av interaktiva krafter mellan det virtuella objektet och användaren. En av de största utmaningarna med haptisk återgivning är att stabilt simulera känslan av beröring av styv material för användare. Traditionella algoritmer fungerar när det gäller att simulera känslan av beröring av mjuk material, men när algoritmerna används för att simulera kontakt med materialer med stor styvhet kan det orsaka instabilitet hos haptiska enheter. Sådana instabilitet, bland annat svängning hos enheten, kan förstöra den virtuella miljöns exakthet och till och med skada användare.  Denna uppsats försöker ta itu med det ovanstående problemet genom att föreslå en ny designmetod. Metoden består av tre huvudsteg: modellering och linearisering med hjälp av ADAMS, design av LQR-positionskontroll, och verifiering med samsimulering (co-simulation). I det första steget skapas systemets simuleringsmodell med hjälp av ADAMS/View. Sedan linjäriseras denna icke-linjära ADAMS-multikroppsdynamikmodell. Modellen exporteras som linjära tillståndsmatriser med hjälp av ADAMS/Linear. I det andra steget designas en LQR-positionskontroll med hjälp av Matlab Simulink baserat på de exporterade matriserna tidigare för att simulera interaktioner med styv material, vilket skiljer sig från de traditionella kraftkontrollalgoritmer (force-control algorithms). I det sista steget utförs verifieringen av positionskontrollens prestanda genom att ställa in samsimulering (co-simulation) mellan ADAMS och Simulink.  En testkörning av denna föreslagna metod har utförs på TAU-enheten som tidigare utvecklades av KTH institutionen för maskinkonstruktion. TAU är en asymmetrisk parallellsrobot med sex frihetsgrader för att simulera kirurgiska ingrepp som borrning av hårda vävnader i ben och tänder. Resultaten visar att den linjära modellen som exporteras från ADAMS är tillräckligt korrekt, för den föreslagna positionskontrollen kan framställa en virtuell vägg med styvhet vid 105 N/m.

Reach truck masts are subjected to oscillations, which have significant impacts on the dynamics of the entire vehicle. Mast oscillations can cause undesirable outcomes in extreme situations and therefore it is desirable to be able to predict these outcomes before they occur. A forklift manufacturer in Mjölby initiated a thesis with the intention to obtain a model that can simulate mast sway for situations where oscillations occur. The objective of the thesis was to create a model of Triplex masts and find dependencies between model parameters and variables such as fork height and load. The thesis was conducted modelling the mast with a rigid multibody approach where torsion springs and dampers were used between mast parts to simulate mast elasticity. Clearance at the connections were considered and included in the model. The obtained model constitutes of 8 parameters that could be tuned to attain different oscillation characteristics. Parametric optimisation was carried out to find optimal sets of parameters for compliance with sway measurement tests with different load and fork height cases.  The thesis has resulted in a model that is able to simulate mast sway with different oscillation characteristics depending on model parameters. Performed parametric optimisation resulted in parameters that reveal useful information about how model parameters depend on load and fork height. The method used for obtaining optimal parameters can likewise be applied to other mast models in order to gain insight into model parameters as functions of load and fork height.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.