<p>This licentiate thesis is generally concerned with the ductile failure and rupture mechanisms encountered under combined tension and torsion loading. In the first part entitled Paper A, an experimental investigation of the rupture mechanisms in a mid-strength and a high strength steel was conducted employing a novel test configuration. The specimen used was a double notched tube specimen loaded in combined tension and torsion at a fixed ratio. The effective plastic strain, the stress triaxiality and the Lode parameter was determined in the centre of the notch at failure. Scanning electron microscopy of the fractured surfaces revealed two distinctively different ductile rupture mechanisms depending on the stress state. At high stress triaxiality the fractured surfaces were covered with large and deep dimples, suggesting that growth and internal necking of voids being the governing rupture mechanism. At low triaxiality it was found that the fractured surfaces were covered with elongated small shear dimples, suggesting internal void shearing being the governing rupture mechanism. In the fractured surfaces of the high-strength steel, regions with quasi-cleavage were also observed. The transition from the internal necking mechanism to the internal shearing mechanism was accompanied by a significant drop in ductility.</p><p>In the second part entitled Paper B, a micromechanics model based on the theoretical framework of plastic localization into a band introduced by Rice is developed. The model employed consists of a planar band with a square array of equally sized cells, with a spherical void located in the centre of each cell. The periodic arrangement of the cells allows the study of a single unit cell for which fully periodic boundary conditions are applied. The micromechanics model is applied to analyze failure by ductile rupture in experiments on double notched tube specimens subjected to combined tension and torsion carried out by the present authors. The stress state is characterized in terms of the stress triaxiality and the Lode parameter. Two rupture mechanisms can be identified, void coalescence by internal necking at high triaxiality and void coalescence by internal shearing at low triaxiality. For the internal necking mechanism, failure is assumed to occur when the deformation localizes into a planar band and is closely associated with extensive void growth. For the internal shearing mechanism, a simple criterion based on the attainment of a critical value of shear deformation is utilized. The two failure criteria capture the transition between the two rupture mechanisms successfully and are in good agreement with the experimental result.</p>

<p>This thesis deals with physiological and mechanical properties of fast and slow twitch mouse muscles. It discusses isometric, concentric and eccentric contractions of mouse <i>extensor digitorum longus</i> ('EDL') and <i>soleus</i> ('SOL') muscles. This project primarily investigated the behaviors of muscles, to give better understanding and improved descriptions for the human system, when subjected to impact or sustained high loading conditions.</p><p>Muscle force has been shown to be length and activation dependent. The effect of passive or active length changes on muscle force production was studied. Isometric activation showed a maximal force at optimum length for each individual muscle, to which all experiments were related. This optimum length was stimulation frequency dependent and maximum produced force shifted towards shorter length with increasing frequency.</p><p>Active shortening of maximally stimulated muscle was shown to produce reduced force, but also a reduced isometric force (force depression) following shortening, regardless of the shortening conditions and the method of muscle stimulation.</p><p>Steady state force depression (Δ<i>F</i>_stdep) was correlated with the instant force depression Δ<i>F</i>_idep, pre-activation time, t0-t1 and the work (WS), performed by the muscle during shortening. It was positively correlated with the Δ<i>F</i>_idep when the shortening magnitude was varied ('VSM'). But in varying the shortening velocity ('VST'), it was negatively correlated with the instant force depression.</p><p>In active stretch, force was analogously enhanced during stretch, and this effect remained after stretch. Steady state force enhancement (Δ<i>F</i>_stenh)following muscle stretch was correlated with the instant force enhancement,Δ<i>F</i>_ienh, pre-activation time, t0-t1 and the work (WL), done on the muscle during stretch. It was positively correlated with Δ<i>F</i>_ienh when the stretch magnitude was varied ('VLM'). But in varying the stretch velocity ('VLT'), Δ<i>F</i>_stenh was negatively correlated with Δ<i>F</i>_ienh.</p><p>Furthermore, the rise time constant, (<i>Tr)</i> of redeveloped isometric forces following the</p><p>shortening and the fall time constant, (<i>Tf)</i> of the relaxed isometric force following muscle stretch were calculated. In VSM, <i>Tr</i> and<i> F</i>_stdep were positively correlated with each other, while in VST, they were negatively correlated. <i>Tf</i> and <i>F</i>_stenhwere negatively correlated in both VLM and VLT.</p>

Detta examensarbete på C-nivå behandlar design av en snöskoter. Uppdragsgivaren är företaget SnoWolverine som vill utveckla en snöskoter med tre drivband varav två placerade i fronten. Den omfattande informationsinsamling som har skett under arbetets gång har visat att en trebandad skoter, som har utmärkt framkomlighet, har en stor marknad. De lösningar som finns på marknaden, främst fyrhjuling med bandsats, har alla kompromisser. Produktutvecklingsverktyg som funktionsanalys och QFD har använts i processen. Stort fokus har legat på utveckling av formspråket för snöskoter och utvecklingen av smarta funktioner som efterfrågas av målgruppen. Resultatet är en kraftfull snöskoter med ett kompakt utseende. Främre boggin är gjord så utrymmessparande som möjligt och designad för att vara robust. Unika funktioner är bland annat en vindtunnel som fungerar som vindruta, frontbåge med vinschfäste, utfällbar sadel och förvaringslösningar.

Examensarbetet är utfört i samarbete med företaget Mil Tech i Västerås. Arbetet har gått ut på att konvertera en redan existerande turbojetmotor med dragkraft på 110 Newton till en turboaxelmotor där effekten tas ut via en axel. Konverteringen av turbojetmotorn till en turboaxelmotor sker genom att konstruera en modul bestående av ett friturbinsteg som fästes på turbojetmotorn. Arbetets fokus har legat på att få en lättillverkad och enkel moduluppbyggt friturbinsteg som med få medel kan fästas direkt på turbojetmotorns utloppsdel utan att behöva modifiera turbojetmotorn. Det moduluppbyggda friturbinsteget innehåller alla de mekaniska detaljer som gör en konvertering från turbojetdrift till turboaxeldrift möjlig. Arbetet har inletts med att ta fram termodynamiska beräkningar för att avgöra motorns prestanda och motorns fysikaliska krav på design, konstruktion, material och hållfasthet. Examensarbetet innehåller solidmodeller samt konstruktionsritningar som gör det möjligt att utifrån detta bygga en fungerande friturbinmodul.

No description available.

<p>Som en del i Maskiningenjörsutbildningen vid Karlstads Universitet har detta examensarbete utförts under en 15 veckors period. Uppdragsgivare är Scana Steel AB:s stålverk i Björneborg och arbetet behandlar en av deras traverser. Arbetet bestod i att lokalisera och om möjligt förinta vibrationer som uppfattas som störande i förarhytten till traversen. För att lokalisera vibrationerna har olika analyser genomförts med hjälp av SpectraPro samt Vibshape, vilket är två mjukvaror tillhörande mätutrustningen Easy Viber. Dessa två program ger oss möjlighet att se animeringar av traverskroppens rörelse och visa spektran för specifika punkter.</p><p>Analyserna visar på att förarhytten huvudsakligen rör sig vid tre olika frekvenser. Frekvenserna i hytten visar sig överensstämma med frekvenserna från det sista kuggingreppet på växellådan samt från kopplingen mellan motor och växellåda. En del resonansfenomen har tagits i beaktning.</p><p>Metoderna för att undvika att föraren känner obehagliga vibrationer är flera och skiljer sig stort i hur omfattande operationer som krävs. Det finns dock några åtgärder som smidigt kan prövas.</p><p>Föreslagna åtgärder för avhjälpning av vibrationerna innefattar bland annat frekvensstyrning, dynamisk dämpare och dämpande maskinfötter.</p> / <p>As a part of the Machine engineer-program at Karlstad University this dissertation has been in progress for 15 weeks. The principal is Scana Steel AB, a steelworks in Björneborg and the dissertation concerns one of their cranes. The task was to find sources to vibration and, if possible, eliminate the vibrations that the driver in the wheelhouse finds uncomfortable. To locate the source of the vibrations different analyses have been made with the help of SpectraPro and Vibshape, which are two softwares belonging to the measuring instrument Easy Viber. These two programs gave us the possibility to animate the movements of different components and they also gave us different spectra to analyze.</p><p>The analyses show that the wheelhouse mainly vibrates in three different frequencies. These frequencies appear to be the same as the frequencies from the last cogwheel and the coupling. When determining the frequencies we have also taken some resonance phenomena into consideration.</p><p>The methods how to avoid that the driver is uncomfortable due to the vibrations are numerous and require different sizes of operation. Some actions can, however, easily be tried without any bigger problems.</p><p>Suggested actions are among others dynamic damper, frequency control and damping machine shoes.</p>

<p>Grenrören i en motor utsätts för stora termiska och mekaniska belastningar, vilka gör att grenrören ofta spricker. Idag kan inte sprickbildningen fullständigt uttydas ur beräkningarna, syftet med arbetet är därför att se om dessa kan förbättras genom att använda en mer avancerad krypmodell än den som används idag.</p><p>Ett förslag till krypmodell har tagits genom att studera ett antal i litteraturen funna modeller. De som valts ut är modeller enligt Norton, Bailey-Norton, Marin-Pao, Picket och Findley. Parametrarna i de olika modellerna har bestämts genom kurvanpassning av enaxliga prov på de aktuella grenrörsmaterialen. Resultaten visar att modellerna enligt Marin-Pao, Picket och Findley alla kan beskriva mätkurvorna nästan exakt. Problem uppstår dock med att man får parametrar som beror av både spänning och temperatur. Av dessa tre modeller anses Marin-Pao vara den bästa, då det är den av de tre som har minst antal parametrar. Utvärderingen ger vidare att Norton är den modell som är enklast, och beaktat över alla prover, den vars resultat bäst ansluter sig till mätdata. Valet görs att gå vidare med både Marin-Paos och Nortons modell.</p><p>De två aktuella modellerna har lagts in som subrutiner till FE-programmet ABAQUS. Tester av modellerna görs först på ett litet kubiskt element och sedan på hela grenröret. Jämförelser görs mellan Norton, Marin-Pao och den modell som används idag – ”Two-layer viscoplasticity model”. Såväl Marin-Paos modell som Nortons beskriver verkligheten bättre än den idag använda modellen och av de båda är Nortons modell den som mest tillfredställande speglar verkligheten. Det är dessutom den modell som är mest stabil och beräkningsmässigt effektivast. Som en rekommendation inför fortsatt arbete föreslås därför användning av Nortons modell, samt ett utökat antal krypprover.</p>

<p>Sammanfattning</p><p>När en rörledning skall dimensioneras måste den designas för att tåla de tryck som uppstår under stationära förhållanden. Ledningen måste också klara de tryck som kan uppstå under instationära förhållanden, t ex då en ventil stänger eller öppnas. Om en ventil stänger och flödet minskar så omvandlas vätskans rörelseenergi till tryckenergi. Om detta sker snabbt så kallas detta för tryckslag. De tryck som uppstår då kan leda till skador på rörledningar och annan utrustning i ett system.</p><p>Dessa tryck kan simuleras med hjälp av datorprogram. Det finns också förenklade metoder för att beräkna dessa tryck. Dessa förenklade metoder är dock bara giltiga under speciella omständigheter.</p><p>En ca 6000 m lång råvattenledning mellan sjön Hällungen i Stenungsunds kommun och en reservoar i Stenungsund har nyligen dimensionerats med hjälp av en förenklad beräkningsmetod för tryckslag. Det finns dock en misstanke att dessa metoder ger felaktiga resultat, vilket kan göra att ledningen blir över eller underdimensionerad.</p><p>Studiens syfte är att ta reda på hur mycket resultaten från de förenklade beräkningsmetoderna skiljer sig från mer noggrannare simuleringar, samt under vilka förutsättningar dessa metoder gäller.</p><p>Två förenklade metoder beskrivs i rapporten. Rapporten beskriver även en metod som kallas karakteristikmetoden, som är en metod som de flesta kommersiella programvaror använder.</p><p>Dessa metoder tillämpas på det aktuella fallet och resultaten jämförs.</p><p>Resultaten visar att de förenklade metoderna bara gäller under vissa speciella fall.</p><p>Rapporten bekräftar att dessa ekvationer bara kan användas under speciella fall och med stor försiktighet. De kan dock ofta fungera som en första koll för att få reda på ungefärliga värden.</p><p>När dessa förenklade metoder går att använda är bl a kopplad till hur fort en ventil stänger samt ledningens periodtid, d.v.s. den tid det tar för en tryckvåg att gå fram och tillbaka i en ledning.</p>

This thesis deals with the early stages of transition to turbulence in two different baseflows, namely the Falkner-Skan-Cooke boundary layer (FSC) and the asymptotic suction boundary layer (ASBL). Grid-generated turbulence is studied in order to characterise the isotropy levels, free-stream turbulence levels and characteristic length scales that will be present in the receptivity study. By varying the grids and their location it is possible to control the turbulence intensity level, Tu, and the integral length scale independently. Comparisons with other studies show that for increasing Re_M the isotropy levels and the rate of kinetic energy decay asymptotically approach the theoretical values. The FSC describes a a 3D boundary layer subjected to a pressure gradient. The FSC is stable to TS-waves, but becomes susceptible to both travelling and stationary crossflow disturbances. In the experiments the travelling modes were triggered using free-stream turbulence (FST) and the stationary modes were triggered using an array of cylindrical roughness elements. The receptivity phase to FST was linear as well as the initial growth. For high enough $Tu$ inside the boundary layer, nonlinear behaviour was observed further downstream. The stationary mode could only be triggered using tall roughness elements, with low heights resulting in no noticeable disturbances. The receptivity is found to be nonlinear for the roughness heights tested and the growth of the disturbances is exponential. For low levels of FST, Tu &lt; 0.25%, the travelling mode as well as the stationary mode grew. The ASBL is formed when uniform suction is applied to the surface of a porous plate with a flow over it. This baseflow is very stable to TS-waves, and was used to study the transient growth. For the ASBL, stationary disturbances were triggered using a spanwise array or cylindrical roughness elements. The velocity signals were decomposed using a spatial Fourier transform to study the growth of individual modes. The fundamental mode as well as some harmonics were seen to undergo transient growth, before finally decaying exponentially. Comparisons were made to the experimental data using optimal perturbation theory. The global optimals did not describe the transient growth effects well. The calculations were redone for suboptimal times and showed agreement with the experimental data, showing that optimal perturbation theory can describe transient growth if the initial disturbance state is known. / QC20100702

Grenrören i en motor utsätts för stora termiska och mekaniska belastningar, vilka gör att grenrören ofta spricker. Idag kan inte sprickbildningen fullständigt uttydas ur beräkningarna, syftet med arbetet är därför att se om dessa kan förbättras genom att använda en mer avancerad krypmodell än den som används idag. Ett förslag till krypmodell har tagits genom att studera ett antal i litteraturen funna modeller. De som valts ut är modeller enligt Norton, Bailey-Norton, Marin-Pao, Picket och Findley. Parametrarna i de olika modellerna har bestämts genom kurvanpassning av enaxliga prov på de aktuella grenrörsmaterialen. Resultaten visar att modellerna enligt Marin-Pao, Picket och Findley alla kan beskriva mätkurvorna nästan exakt. Problem uppstår dock med att man får parametrar som beror av både spänning och temperatur. Av dessa tre modeller anses Marin-Pao vara den bästa, då det är den av de tre som har minst antal parametrar. Utvärderingen ger vidare att Norton är den modell som är enklast, och beaktat över alla prover, den vars resultat bäst ansluter sig till mätdata. Valet görs att gå vidare med både Marin-Paos och Nortons modell. De två aktuella modellerna har lagts in som subrutiner till FE-programmet ABAQUS. Tester av modellerna görs först på ett litet kubiskt element och sedan på hela grenröret. Jämförelser görs mellan Norton, Marin-Pao och den modell som används idag – ”Two-layer viscoplasticity model”. Såväl Marin-Paos modell som Nortons beskriver verkligheten bättre än den idag använda modellen och av de båda är Nortons modell den som mest tillfredställande speglar verkligheten. Det är dessutom den modell som är mest stabil och beräkningsmässigt effektivast. Som en rekommendation inför fortsatt arbete föreslås därför användning av Nortons modell, samt ett utökat antal krypprover.