Counterparty risk calculations have gained importance after the latest financial crisis. The bankruptcy of Lehman Brothers showed that even large financial institutiones face a risk of default. Hence, it is important to measure the risk of default for all the contracts written between financial institutions. Credit Value Adjustment, CVA, is an industry standard method for such calculations. Nevertheless, the implementation of this method is contract dependent and the necessary computer simulations can be very intensive. Monte Carlo simulations have for a long time been known as a precise but slow technique to evaluate the cash flows for contracts of all kinds. Measuring the exposure of a contract written on structured products might require half a day of calculations if the implementation is written without significant optimization. Several ideas have been presented by researchers and applied in the industry, the idea explored and implemented in this thesis was based on using Artificial Neural Networks in Python. This procedure require a decomposition of the Expected Exposure calculation within the CVA and generating a large data set using a standard Monte Carlo simulation. Three network architectures have been tested and the final performance was compared with using standard techniques for the very same calculation. The performance gain was significant, a portfolio of 100 counterparties with 10 contracts each would take 20 minutes of calculations in total when using the best performing architecture whereas a parallel C++ implementation of the standard method would require 2.6 days.

The automotive industry is reliant on accurate finite element simulations for developing new parts or machines and to achieve this, accurate material models are essential. Material cards contain input about the material model, and are significant; however, time-consuming to calibrate with traditional methods. Therefore a newer method involving Machine Learning (ML) and Feed-Forward Neural Networks (FFNN) is studied in the thesis. The direct application of calibration with FFNN has never been applied to calibrate the Swift hardening law and Barlat yield 2000 criteria, which is done in this thesis. All steps for calibration are performed to achieve a high-fidelity database capable of training the FFNN. The outline of the thesis involves four different phases; experiments, simulations, building the high-fidelity database, and building and optimizing the FFNN. The experiment phase involves tensile testing of three different types of specimens in three material directions with Digital Image Correlation (DIC) to capture local strain. The simulation phase is to replicate all the experiments in LS-DYNA and perform finite element simulation. The finite element models are simulated 100 times and, respectively, 1000 times with different material parameters within a specific range. This range has a lower and upper bound that covers the experimental results. The database phase involves extracting the data from a huge amount of simulations and then extracting the key characteristics from the force-displacement curve. The last phase is building the FFNN and optimizing the network to find the best parameters. It’s first optimized based on Root Mean Square Error (RMSE) and then points from the Swift hardening curve and Barlat yield 2000 criteria are compared with experimental points. The result shows that the FFNN with the high-fidelity database can predict material parameters with an accuracy of over 99 % for the hardening law at the points chosen for optimization and the anisotropy parameters are optimized to 97 % accuracy for the yielding points and Lankford coefficients. The thesis concludes that the FFNN can accurately predict the material parameters with real experimental data. The effectiveness of using this method is significantly faster than traditional methods because only one type of test is needed. / Bilindustrin är beroende av trovärdiga och noggranna finita element simuleringar för utveckling av nya komponenter eller maskiner, och för det behövs noggranna materialmodeller. Materialkort innehåller information om materialmodellerna och är av stor betydelse, men är tidskrävande att kalibrera med traditionella metoder. Därför är en ny metod som involverar Maskininlärning (ML) och Feed-Forward Neurala Nätverk (FFNN) undersökt i avhandlingen. Applikationen av att kalibrera med FFNN har aldrig blivit undersökt för ”Swift hardening law” och anisotropi kriteriet ”Barlat yield 2000”. Alla steg för att kalibrera materialet är utförda för att uppnå en högkvalitativ databas som är kapabel att träna ett FFNN. Arbetets översikt involverar fyra faser som är; experiment, simulationer, databasensuppbyggnad och utvecklingen samt optimeringen av FFNN. Experimentfasen involverar dragprov för tre olika geometrier i tre materialriktningar tillsammans med Digital Image Correlation (DIC) för att fånga lokala töjningspunkter. Simulationsfasen går ut på att replikera experimentfasen genom finita element simuleringar i LS-DYNA. Finita element modellerna är simulerade 100 respektive 1000 gånger med olika materialparametrar inom ett specifikt intervall med en övre och undre gräns som ska täcka experimentdatan. Databasfasen handlar om att extrahera data från de massiva antalet simuleringar och extrahera nyckelbeteenden från kraft-förflyttningskurvan. Den sista fasen är att bygga FFNN och optimera för att hitta bästa möjliga parametrar. Det är först optimerat baserat på Root Mean Squared Error (RMSE) och sedan punkter från Swift härdningskurvan och beteenden genererat från Barlat yield 2000 som är jämförda med experimentella värden som Lankfordkoefficienter och sträckgränser för rullningsriktningarna. Resultatet visar att ett FFNN med en högkvalitiativ databas kan estimera materialparametrar med en noggrannhet över 99 % för härdningskurvan för jämförelsepunkterna och med en 97 % noggrannhet för anisotropipunkterna som Lankfordkoefficienter och sträckgränser i rullningsriktningarna. Exjobbet avslutas med att dra slutsatsen att FFNN kan estimera riktiga materialparametrar med en viss noggrannhet. Effektiviteten av att använda metoden är betydligt snabbare än traditionella metoder eftersom det endast tar några sekunder att estimera parametrarna när datan är extraherad och enbart en typ av test behövs.

Volvo Construction Equipment (VCE) manufactures wheel loaders, articulated haulers, and excavators. By the end of 2030, the company hopes to have reduced the carbon footprint of its machines by 30 %. To increase energy efficiency and productivity, VCE is focused on developing futuristic wheel loaders that are both electric and autonomous. VCE has unveiled its latest autonomous wheel loader prototype called Zeux. This thesis work aims to create a simulation setup that includes a vehicle model of Zeux and a driver model that is optimised for the machine to complete a certain drive/load cycle. This simulation setup will be used to examine the machine’s performance, energy usage, and efficiency and compare it to a conventional machine to determine its advantages and limitations. The new vehicle model was created by modifying a conventional electric machine’s vehicle modeland a new four-wheel steering system was developed. A driver model was developed based on a condition-based decision tree and state machines with unique controllers for each driver input. This complete vehicle-driver simulation set-up has been tunedand optimised with respect to energy efficiency and productivity. The simulation results are then compared to the results of a similar conventional electric machine simulation model. According to the comparison study, the autonomous wheel loader concept has better productivity, lower hydraulic energy consumption as well as lower overall energy consumption compared to the conventional machine. It can complete the drive cycle much more efficiently despite having a similar powertrain and loading unit as the conventional machine. / Volvo Construction Equipment (VCE) tillverkar hjullastare, midjestyrda dumprar och grävmaskiner. I slutet av 2030 hoppas företaget ha minskat koldioxidavtrycket för sina maskiner med 30 %. För att öka energieffektiviteten och produktivitet är VCE fokuserade på att utveckla framtida hjullastare som både är elektriska och autonoma. VCE har presenterat sitt senaste autonoma hjullastarprototyp som heter Zeux. Detta examensarbete syftar till att skapa en simuleringsmiljö som innehåller en fordonsmodell av Zeux och en förarmodell som är optimerad för att maskinen ska klara en viss kör-/lastcykel. De framtagna modellerna ska sedan användas för att undersöka maskinens prestanda, energianvändning och effektivitet och jämföra resultaten med en konventionell elektrisk maskin för att fastställa dess fördelar och begränsningar. Den nya fordonsmodellen skapades genom att modifiera en konventionell elektrisk maskins fordonsmodell och ett nytt fyrhjulsstyrningssystem utvecklades. En förarmodell utvecklades baserad på ett tillståndsbaserat beslutsträd och tillståndsmaskiner med unika regulatorer för varje drivrutin. Den kompletta simuleringsmodellen har justerats och optimerats med avseende på energianvändning och produktivitet. Resultaten jämfördes sedan med simuleringsresultat av en liknande konventionell elektrisk hjullastare. Enligt jämförelsestudien, har konceptet med autonoma hjullastare bättre produktivitet, lägre hydrauliskenergiförbrukning samt lägre total energiförbrukning jämfört med den konventionella maskinen. Den kan slutföra körcykeln mycket mer effektivt samtidigt trots att den har en liknande drivlina och lastenhet som den konventionell maskin.

Simulation-based training has gained widespread attention recently as a response to drawbacks associated with traditional training approaches, such as high training costs (instructors, equipment, etc.), high risks (e.g. pilot training), and ethical issues (e.g. medical training), as well as a lack of availability of certain training environments (e.g. space exploration). Apart from their target training domains, many of aspects of simulations differ, such as their degree of physical realism (fidelity), scenarios (e.g. story), and pedagogical aspects (e.g. after-action reviews and collaborative learning). Among those aspects, designers have mostly focused on developing high-fidelity simulations with the expectation of increasing the effectiveness of training. However, some authors suggest that the above belief is a myth as researchers have failed to identify a linear relationship between the (physical) fidelity and training effectiveness of simulations.  Most researchers have therefore evaluated the correspondence between the behaviours of trainees in both real world and simulated contexts, however, the existing methods of simulation validation using behavioural measures have a number of drawbacks, such as the fact that they do not address certain complex phenomena of skills acquisition. Bridging the above knowledge gap, this research reports on empirical investigations using an improved methodology for validating training simulations. This research includes an investigation of the user experience of trainees, with respect to the acceptance of virtual scenarios provoking a similar psychophysiological response as in real world scenarios, and the training potential of simulations with respect to the positive transfer of training from a simulator to real world operational contexts. The most prominent features of the proposed methodology include the use of psychophysiological measures in addition to traditional behavioural measures and the use of natural (quasi-) experiments. Moreover, its conceptual framework was influenced by contemporary theories in cognitive science (e.g. constructivism and embodied cognition). The results of this research have several important theoretical and methodological implications, involving, for example, the dependency of the effectiveness of simulations on the perceived realism of trainees, which is more embodied than has been predicted by previous researchers, and the requirement of several different types/levels of adaptive training experience, depending on the type of trainee. / Träning i simulatorer har på senare år fått ökad uppmärksamhet som en respons på problem och svårigheter förknippade med traditionella träningsansatser, såsom höga kostnader (instruktörer och utrustning, etc.), hög risk (t.ex. träning av piloter), och etiska aspekter (t.ex. träning av kirurger), likaväl som avsaknaden av träningsmöjligheter och miljöer (t.ex. forskning om rymden). Bortsett från vad som specifikt tränas så skiljer sig simuleringar åt i ett flertal olika aspekter såsom fysisk realism (eng. fidelity), scenarier (handling) och pedagogiska aspekter (t.ex. genomgång efter övning och kollaborativt lärande).  Bland dessa aspekter så har designers ofta fokuserat att utveckla simuleringar med hög realism med förväntningen att detta ska göra träningen mer effektiv. Litteraturen antyder dock att denna föreställning inte stämmer och att de flesta simuleringar med hög realism inte har lyckats uppnå denna målsättning. En slutsats är därför att det finns ett behov av metoder som kan validera potentialen hos simuleringar avsedda att stödja träning – redan innan dessa används. Enligt litteraturen så är utbildningspotentialen hos en simulering starkt kopplad till hur väl den psykologiska effekten en simulering har, stämmer överens med en verklig upplevelse. Forskning har emellertid identifierat ett flertal svagheter hos existerande ansatser för att validera simuleringar; de är oftast baserade på prestations- och/eller subjektiva mätningar; de har fokuserat en eller ett fåtal psykologiska aspekter; och de bygger på traditionella teorier. Baserat på resultat från studier av en kör-simulator presenteras och föreslås i denna avhandling ett förbättrat ramverk för utvärdering. De mest centrala egenskaperna hos det föreslagna ramverket inbegriper användandet av psyko-fysiologiska mått tillsammans med mer traditionella mått; det konceptuella ramverket bygger på samtida teoretiska ansatser (tex konstruktivism och kroppslig kognition); samt användandet av fält (kvasi-) experiment. Utöver uppnåendet av uppsatta mål för forskningen så har resultaten ett flertal teoretiska och metodologiska implikationer. Bland dessa återfinns beroendet mellan effektiviteten hos en simulering och den upplevelse av realitet som de tränade har, vilken är mer grundläggande än vad som rapporterats i tidigare forskning, samt kravet på flera och olika typer av anpassning av träningsupplevelse för den tränade för att förhöja potentialen hos träningssimulatorer. / SIDA Funded National e-Learning Centre Project at the University of Colombo School of Computing, Sri Lanka

Lithium‐ion batteries are particularly suitable as energy storage solutions in high power applications, such as hybrid electric vehicles. It is generally considered that one of the processes that limit the power density for lithium‐ion batteries is the mass transport in the electrolyte. Yet, it is still difficult to find a set of properties that fully describe the mass transport for the most common electrolytes. In this work, characterization studies of the mass transport were undertaken for two technically important lithium‐ion battery electrolytes: (1) a liquid electrolyte which consist of LiPF6 dissolved in ethyl methyl carbonate (EMC) and ethylene carbonate (EC) and, (2) a gel electrolyte which consists of LiPF6 dissolved in ethylene carbonate, propylene carbonate (PC) and poly(vinylidenefluoride‐hexafluoropropylene) (P(VdFHFP)).The mass transport in the electrolytes was characterized by combining several experiments. The Maxwell‐Stefan equation was used as basis for the characterization. Models of the transport were formulated from the equation and the apparent transport properties were identified. The characterization methods were first analyzed mathematically in order to establish at which conditions the characterization experiments should be performed. The values of the apparent transport properties were then obtained by optimizing the models to the experimental responses. In order to give the characterization results a comprehensible interpretation and to allow benchmarking of electrolytes, the concept of a normalized potential gradient was introduced.The characterization results of the liquid electrolyte were used in a full cell model of a LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 | LiPF6 EC:EMC (3:7) | MAG‐10 cell. The model was developed to analyze the mass transport during a hybrid pulse power characterization (HPPC) test. The analysis was made with a method where the polarization was split up into parts each associated with a process within the cell. The optimum composition in terms of mass transport was found to lie between 0.5 and 1.2 mol/dm3 LiPF6 for the liquid electrolyte and between 5 and 7 wt. % LiPF6 for the gel electrolyte. Less amount of polymer in the gel electrolyte gave a faster mass transport. It was also found that the mass transport in the liquid electrolyte contributed to a major part of the polarization during HPPC tests. / Litiumjonbatterier är speciellt lämpliga som ackumulatorer i högeffektsapplikationer som elhybridfordon. Det är idag allmänt accepterat att en av processerna som begränsar effekttätheten för litiumjonbatterier är masstransporten i elektrolyten. Trots detta är det fortfarande svårt att få tag på data som fullständigt beskriver masstransporten i de vanligaste elektrolyterna. I det här arbetet har masstransportkarakteriseringar gjorts för två tekniskt viktiga elektrolyter: (1) en vätskeelektrolyt som består av LiPF6 upplöst i etylenkarbonat (EC) och etylmetylkarbonat (EMC), och (2) en gel elektrolyt som består av LiPF6 upplöst i EC, propylenkarbonat (PC) och poly(vinylidene fluoride‐hexafluoro propylene) (P(VdFHFP)). Masstransporten i elektrolyterna karakteriserades genom att kombinera ett antal karakteriseringsexperiment. Maxwell‐Stefans ekvation användes som utgångspunkt i karakteriseringarna. Modeller av transporten formulerades från ekvationen och de effektiva transportegenskaperna identifierades. En matematisk analys gjordes först av karakteriseringstekniken, så att det kunde fastslås för vilka förhållanden experimenten skulle utföras. Värderna av transportegenskaperna erhölls genom att optimera modellerna till det experimentella beteendet. För att ge karakteriseringsresultaten en begriplig tolkning och för att kunna mäta prestandan av elektrolyter, infördes konceptet normaliserad potentialgradient. Resultatet från karakteriseringen av vätskeelektrolyten användes i en model av en LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 | LiPF6 EC:EMC (3:7) | MAG‐10 cell. Modellen utvecklades för att analysera masstransporten i cellen under ett hybridpulstest (HPPC). Analysen gjordes med en metod där polarisationen delades upp i delar som var och en var kopplad till en process i batteriet. Den optimala sammansättningen med avseende på masstransporten låg i regionen 0.5–1.2 mol/dm3 LiPF6 för vätskeelektrolyten och 5‐7 vikt% LiPF6 för gelelektrolyten. Mindre mängd polymer i gelelektrolyten gav en snabbare masstransport. Det konstaterades också att masstransporten i vätskeelektrolyten bidrog med en av de största delarna till polarisationen i HPPC testen. / QC 20110128

The European New Car Assessment Programme (Euro NCAP) performs several different tests to evaluate vehicles and rate their safety. Some of these tests are subsystem tests made to mimic different body parts of a pedestrian in an interaction with a vehicle. However, some criticism to the test method for the upper leg has been presented, stating that there is a discrepancy between this test method and a real-life interaction. Therefore, a modified test method for the upper leg has been proposed. The aim of this thesis was to evaluate the upper leg test method used today by Euro NCAP, and compare it with the proposed modified test method as well as to computer simulations with a Human Body Model (HBM). The evaluation was performed by comparing different parameters obtained in the two test methods. These have also been compared to computer simulations using a HBM in interaction with a passenger vehicle model. Prior to the evaluation of the test methods, the HBM was positioned into different stances to mimic postures in the human walking cycle. The vehicle model was positioned at four different heights, and three different impact points along the bonnet were used. The results showed that the different methods had their own advantages for some parameters. However, no general conclusion of which method showed the closest correlation to the HBM reference simulations could be determined. / European New Car Assessment Programme (Euro NCAP) utför flera olika tester för att utvärdera fordon och betygsätta deras säkerhet. Några av dessa tester sker med delsystem skapade för att efterlikna olika kroppsdelar hos en fotgängare i en kollision med ett fordon. Viss kritik har dock riktats mot testmetoden för lårben och höft, då studier visat att det finns en skillnad mellan testmetoden och en verklig kollision. En modifierad testmetod för lårbenet och höften har därför föreslagits. Syftet med detta examensarbete har varit att utvärdera testmetoden för lårben och höft, som idag används av Euro NCAP, och jämföra den med den föreslagna modifierade testmetoden men även datorsimuleringar med en humanmodell. Utvärderingen har genomförts genom att jämföra olika parametrar som erhållits från de två testmetoderna. Dessa parametrar har även jämförts med datorsimuleringar av fotgängarkollisioner med en humanmodell och en bilmodell. Humanmodellen positionerades i olika kroppsställningar innan utvärderingen av testmetoderna genomfördes. Detta för att efterlikna verkliga positioner i en mänsklig gångcykel. Bilmodellen positionerades vid fyra olika höjder och tre träffpunkter längs motorhuven användes. Resultaten visade att båda metoderna hade fördelar gentemot varandra för vissa parametrar. Ingen generell slutsats kunde dock dras om vilken metod som visade närmast korrelation till referenssimuleringarna med humanmodellen.

The financial market is a stochastic and complex system that is challenging to model. It is crucial for investors to be able to model the probability of possible outcomes of financial investments and financing decisions in order to produce fruitful and productive investments. This study investigates how Monte Carlo simulations of random walks can be used to model the probability of future stock returns and how the simulations can be improved in order to provide better accuracy. The implemented method uses a mathematical model called Geometric Brownian Motion (GBM) in order to simulate stock prices. Ten Swedish large-cap stocks were used as a data set for the simulations, which in turn were conducted in time periods of 1 month, 3 months, 6 months, 9 months and 12 months. The two main parameters which determine the outcome of the simulations are the mean return of a stock and the standard deviation of historical returns. When these parameters were calculated without weights the method proved to be of no statistical significance. The method improved and thereby proved to be statistically significant for predictions for a 1 month time period when the parameters instead were weighted. By varying the assumptions regarding price distribution with respect to the size of the current time period and using other weights, the method could possibly prove to be more accurate than what this study suggests. Monte Carlo simulations seem to have the potential to become a powerful tool that can expand our abilities to predict and model stock prices. / Den finansiella marknaden är ett stokastiskt och komplext system som är svårt att modellera. Det är angeläget för investerare att kunna modellera sannolikheten för möjliga utfall av finansiella investeringar och beslut för att kunna producera fruktfulla och produktiva investeringar. Den här studien undersöker hur Monte Carlo-simuleringar av så kallade random walks kan användas för att modellera sannolikheten för framtida aktieavkastningar, och hur simuleringarna kan förbättras för att ge bättre precision. Den implementerade metoden använder den matematiska modellen Geometric Brownian Motion (GBM) för att simulera aktiepriser. Tio svenska large-cap aktier valdes ut som data för simuleringarna, som sedan gjordes för tidsperioderna 1 månad, 3 månader, 6 månader, 9 månader och 12 månader. Huvudparametrarna som bestämmer utfallet av simuleringarna är medelvärdet av avkastningarna för en aktie samt standardavvikelsen av de historiska avkastningarna. När dessa parametrar beräknades utan viktning gav metoden ingen statistisk signifikans. Metoden förbättrades och gav då statistisk signifikans på en 1 månadsperiod när parametrarna istället var viktade. Metoden skulle kunna visa sig ha högre precision än vad den här studien föreslår. Det är möjligt att till exempel variera antagandena angående prisernas fördelning med avseende på storleken av den nuvarande tidsperioden, och genom att använda andra vikter. Monte Carlo-simuleringar har därför potentialen att utvecklas till ett kraftfullt verktyg som kan öka vår förmåga att modellera och förutse aktiekurser.

Despite the fact that illiquid assets pose several difficulties regarding portfolio allocation problems for investors, more investors are increasing their allocation towards them. Alternative assets are characterized as being harder to value and trade because of their illiquidity which raises the question of how they should be managed from an allocation optimization perspective. In an attempt to demystify the illiquidity conundrum, shadow allocations are attached to the classical mean-variance framework to account for liquidity activities. The framework is further improved by replacing the variance for the coherent risk measure conditional value at risk (CVaR). This framework is then used to first stress test and optimize a theoretical portfolio and then analyze real-world data in a case study. The investors’ liquidity preferences are based on common institutional investors such as Foundations & Charities, Pension Funds, and Unions. The theoretical results support previous findings of the shadow allocations framework and decrease the allocation towards illiquid assets, while the results of the case study do not support the shadow allocations framework. / Trots det faktum att illikvida tillgångar medför flera svårigheter när det gäller portföljallokeringsproblem för investerare, så ökar allt fler investerare sin allokering mot dem. Alternativa tillgångar kännetecknas av att de är svårare att värdera och handla på grund av sin illikviditet, vilket väcker frågan om hur de ska hanteras ur ett allokeringsoptimeringsperspektiv. I ett försök att avmystifiera illikviditetsproblemet adderas skuggallokeringar till det klassiska ramverket för modern portföljteori för att ta hänsyn till likviditetsaktiviteter. Ramverket förbättras ytterligare genom att ersätta variansen mot det koherenta riskmåttet CVaR. Detta ramverk används sedan för att först stresstesta och optimera en teoretisk portfölj, och sedan analysera verkliga data i en fallstudie. Investerarnas likviditetspreferenser baseras på vanliga institutionella investerare såsom stiftelser & välgörenhetsorganisationer, pensionsfonder samt fackföreningar. De teoretiska resultaten stödjer tidigare forskning om ramverket för skuggallokeringer och sänker allokeringen mot illikvida tillgångar, samtidigt som resultaten från fallstudien inte stödjer ramverket för skuggallokeringar.

Deviations from the design track geometry are called track irregularities, which are a main excitation mechanism in the track–vehicle dynamic system, and very important to monitor and maintain to have trac on a line run safely and comfortably. Especially during vehicle acceptance testing, it is important that a new vehicle behaves close to design predictions and within limit values, thus it is important to be able to describe track irregularities in a consistent way. There are several methods which quantify the eects track irregularities have on a vehicle while running along the track. Most common is analyse standard deviations and percentiles and maximum values over sections with pre-defined length. However, these quantities do not correlate well with the vehicle dynamic response, e.g. two track sections with similar maxima and standard deviations can result in very dierent response of the vehicle. To improve the correlation between track irregularities and vehicle re- sponse measures, it is recommended by past research to use multiple regres- sion analysis to take e.g. vehicle speed and track curvature into account as well. Other methods range from derivatives of track irregularities, via trans- fer functions and vehicle filters to neural networks. Common for all these methods are that there is either still slight inconsistencies in the results or that they are tailored for certain vehicle types on specific lines. As a result, the preferred method to evaluate track irregularities is still to use standard deviations. In this thesis, data from three vehicles in two measurement campaigns is evaluated using a single degree of freedom model as inspiration to break down the path from track to vehicle into several steps. A weak link in these steps is identified, which shows significantly lower correlation coecients than the other steps. The weak link is the step from vertical track irregularity second spatial derivative to vertical axle box acceleration divided by the squared vehicle speed. A variable wavelength range Dx is introduced, as an alternative to the common D1 (3–25 m), D2 (25–70 m) and D3 (70–150 m) wavelength ranges. Its wavelength range corresponds to the vehicle response band-pass filter frequencies and is thus speed dependent. Simulations are also carried out to investigate the weak link and for the possibility to vary parameters that cannot be changed during on-track mea- surements. A multi-body system model of the passenger coach Bim 547.5 is used, together with recorded track data and vehicle speed from the on-track measurements. The varied parameters have rather low sensitivity and aect results to a small extent. Most impact has the randomly varying vertical track stiness which aects the vertical wheel–rail forces and axle box accelerations. In future work, it should be explored if it is possible – and in such case how – to separate the eects of varying track stiness from the track irreg- ularities. This to better understand when a vehicle response is linked more to the track irregularities or to the track flexibility. The weak link identified in the steps from track to vehicle should also be further explored, perhaps by extending the underlying model or evaluate a dierent set of measurements. / Spårlägesfel är avvikelser från den nominella spårgeometrin. De är en vik- tig excitationsmekanism i det dynamiska system som bana och fordon utgör och är viktiga att övervaka och åtgärda för att trafiken ska kunna flyta sä- kert och komfortabelt. Eftersom det vid mätningar för typgodkännande av fordon är viktigt att fordonet beter sig som förväntat och inom gränsvärden, är det viktigt att kunna beskriva spårlägesfel på ett sätt som är konsekvent och motsvarar hur fordonet ”känner av” dem. Det finns ett flertal olika metoder som kvantifierar de eekter spårläges- fel har på ett fordon som rör sig längs ett spår. Vanligast är att använda standardavvikelser, percentiler och maxvärden från spårsektioner med för- definierad längd. Dessa storheter korrelerar dock inte väl med den dynamiska fordonsresponsen, till exempel kan två spårsektioner med liknande maxvärden och standardavvikelse resultera i väldigt olika fordonsrespons. För att förbättra korrelationen mellan storheter för spårlägesfel och for- donsrespons rekommenderar tidigare forskning att använda multipel regres- sionsanalys för att även ta hänsyn till till exempel fordonets hastighet eller spårets kurvatur. Det finns flera alternativa metoder, till exempel derivator av spårlägesfel, överföringsfunktioner och fordonsfilter eller neurala nätverk. Generellt ger dock dessa metoder antingen fortfarande en viss osäkerhet i resultaten, eller så är de anpassade för vissa fordonstyper på enstaka järn- vägslinjer. Sammantaget är resultatet att den metod som föredras för att utvärdera spårlägesfel, fortfarande baseras på standardavvikelser. I den här avhandlingen används en enfrihetsgradsmodell som inspiration för att bryta ner excitationsvägen från spår till fordon i ett antal steg, som sedan undersöks genom att utvärdera mätdata från tre fordon i två forsk- ningsprojekt. En svag länk bland stegen identifieras, vilken visar signifikant lägre korrelationsvärde än övriga steg. Den svaga länken är steget från spatial andraderivata av spårlägesfel till axelboxacceleration dividerat med fordons- hastigheten i kvadrat. Ett variabelt våglängdsområde Dx introduceras som ett alternativ till de vanligt förekommande D1 (3–25 m), D2 (25–70 m) och D3 (70–150 m). Det variabla våglängdsområdet motsvarar de frekvenser som används för utvärdering av fordonsrespons och är därmed hastighetsberoende. Vidare används simuleringar för att undersöka den svaga länken och för möjligheten till parametervariationer. En flerkroppsmodell (MBS-modell) av passagerarvagnen Bim 547.5 används tillsammans med uppmätta data för spår och fordonshastighet. De parametrar som varieras visar sig ha låg käns- lighet och påverkar resultaten i liten utsträckning. Störst inverkan har den slumpmässigt varierande vertikala spårstyvheten, vilken påverkar de vertikala hjul–rälkrafterna och axelboxaccelerationerna. Fortsatt forskning bör undersöka om det är möjligt att – och i så fall hur – separera eekten av varierande spårstyvhet och spårlägesfel. Detta kan ge bättre förståelse för om fordonsrespons kopplar mer till spårlägesfelen eller till spårflexibiliteten. Den svaga länken som identifierats bör också undersö- kas ytterligare, förslagsvis genom att utöka den bakomliggande modellen eller analysera annan mätdata. / <p>QC 20180517</p>

Today’s buildings are responsible for 40% of the world’s energy use and also a substantial share of the Global Warming Potential (GWP). In Sweden, about 21% of the energy use can be related to the heat losses through the climatic envelope. The “Million Program” (Swedish: Miljonprogrammet) is a common name for about one million housing units, erected between 1965 and 1974 and many of these buildings suffer from poor energy performance. An important aim of this study was to access the possibilities of using Vacuum Insulation Panels (VIPs) in buildings with emphasis on the use of VIPs for improving the thermal efficiency of the “Million Program” buildings. The VIPs have a thermal resistance of about 8-10 times better than conventional insulations and offer unique opportunities to reduce the thickness of the thermal insulation. This thesis is divided into three main subjects. The first subject aims to investigate new alternative VIP cores that may reduce the market price of VIPs. Three newly developed nanoporous silica were tested using different steady-state and transient methods. A new self-designed device, connected to a Transient Plane Source (TPS) instrument was used to determine the thermal conductivity of granular powders at different gaseous pressure combined with different mechanical loads. The conclusion was that the TPS technique is less suitable for conducting thermal conductivity measurements on low-density nanoporous silica powders. However, deviations in the results are minimal for densities above a limit at which the pure conduction becomes dominant compared to heat transfer by radiation. The second subject of this work was to propose a new and robust VIP mounting system, with minimized thermal bridges, for improving the thermal efficiency of the “Million Program” buildings. On the basis of the parametric analysis and dynamic simulations, a new VIP mounting system was proposed and evaluated through full scale measurements in a climatic chamber. The in situ measurements showed that the suggested new VIP technical solution, consisting of 20mm thick VIPs, can improve the thermal transmittance of the wall, up to a level of 56%. An improved thermal transmittance of the wall at centre-of-panel coordinate of 0.118 to 0.132 W m-2K-1 and a measured centre-of-panel thermal conductivity (λcentre-of-panel) of 7 mW m-1K-1 were reached. Furthermore, this thesis includes a new approach to measure the thermal bridge impacts due to the VIP joints and laminates, through conducting infrared thermography investigations. An effective thermal conductivity of 10.9 mW m-1K-1 was measured. The higher measured centre-of-panel and effective thermal conductivities than the published centre-of-panel thermal conductivity of 4.2 mW m-1K-1 from the VIP manufacturer, suggest that the real thermal performance of VIPs, when are mounted in construction, is comparatively worse than of the measured performance in the laboratory. An effective thermal conductivity of 10.9 mW m-1K-1 will, however, provide an excellent thermal performance to the construction. The third subject of this thesis aims to assess the environmental impacts of production and operation of VIP-insulated buildings, since there is a lack of life cycle analysis of whole buildings with vacuum panels. It was concluded that VIPs have a greater environmental impact than conventional insulation, in all categories except Ozone Depilation Potential. The VIPs have a measurable influence on the total Global Warming Potential and Primary Energy use of the buildings when both production and operation are taken into account. However, the environmental effect of using VIPs is positive when compared to the GWP of a standard building (a reduction of 6%) while the PE is increased by 20%. It was concluded that further promotion of VIPs will benefit from reduced energy use or alternative energy sources in the production of VIP cores while the use of alternative cores and recycling of VIP cores may also help reduce the environmental impact. Also, a sensitivity analysis of this study showed that the choice of VIPs has a significant effect on the environmental impacts, allowing for a reduction of the total PE of a building by 12% and the GWP can be reduced as much as 11% when considering both production and operation of 50 yes. Finally, it’s possible to conclude that the VIPs are very competitive alternative for insulating buildings from the Swedish “Million Program”. Nevertheless, further investigations require for minimizing the measurable environmental impacts that acquired in this LCA study for the VIP-insulated buildings. / Dagens byggnader ansvarar för omkring 40% av världens energianvändning och  står också för en väsentlig del av utsläppen av växthusgaser. I Sverige kan ca 21 % av energianvändningen relateras till förluster genom klimatskalet. Miljonprogrammet är ett namn för omkring en miljon bostäder som byggdes mellan 1965 och 1974, och många av dessa byggnader har en dålig energiprestanda efter dagens mått. Huvudsyftet med denna studie har varit att utforska möjligheterna att använda vakuumisoleringspaneler (VIP:ar) i byggnader med viss fokus på tillämpning i Miljonprogrammets byggnader. Med en värmeledningsförmåga som är ca 8 - 10 gånger bättre än för traditionell isolering erbjuder VIP:arna unika möjligheter till förbättrad termisk prestanda med minimal isolerings tjocklek. Denna avhandling hade tre huvudsyften. Det första var att undersöka nya alternativ för kärnmaterial som bland annat kan reducera kostnaden vid produktion av VIP:ar. Tre nyutvecklade nanoporösa kiselpulver har testats med olika stationära och transienta metoder. En inom projektet utvecklad testbädd som kan anslutas till TPS instrument (Transient Plane Source sensor), har använts för att mäta värmeledningsförmågan hos kärnmaterial för VIP:ar, vid varierande gastryck och olika mekaniska laster. Slutsatsen blev att transienta metoder är mindre lämpliga för utföra mätningar av värmeledningsförmåga för nanoporösa kiselpulver låg densitet. Avvikelsen i resultaten är dock minimal för densiteter ovan en gräns då värmeledningen genom fasta material blir dominerande jämfört med värmeöverföring genom strålning. Det andra syftet har varit att föreslå ett nytt monteringssystem för VIP:ar som kan användas för att förbättra energieffektiviteten i byggnader som är typiska för Miljonprogrammet. Genom parametrisk analys och dynamiska simuleringar har vi kommit fram till ett förslag på ett nytt monteringssystem för VIP:ar som har utvärderats genom fullskaleförsök i klimatkammare. Resultaten från fullskaleförsöken visar att den nya tekniska lösningen förbättrar väggens U-värde med upp till 56 %. En förbättrad värmegenomgångskoefficienten för väggen i mitten av en VIP blev mellan 0.118 till 0,132 W m-2K-1 och värmeledningstalet centre-av-panel 7 mW m-1K-1 uppnåddes. Detta arbete innehåller dessutom en ny metod för att mäta köldbryggor i anslutningar med hjälp av infraröd termografi. En effektiv värmeledningsförmåga för 10.9 mW m-1K-1 uppnåddes. Resultaten tyder även på att den verkliga termiska prestandan av VIP:ar i konstruktioner är något sämre än mätvärden för paneler i laboratorium. En effektiv värmeledningsförmåga av 10.9 mW m-1K-1 ger dock väggkonstruktionen en utmärkt termisk prestanda. Det tredje syftet har varit att bedöma miljöpåverkan av en VIP-isolerad byggnad, från produktion till drift, eftersom en livscykelanalys av hela byggnader som är isolerade med vakuumisoleringspaneler inte har gjorts tidigare. Slutsatsen var att VIP:ar har en större miljöpåverkan än traditionell isolering, i alla kategorier förutom ozonnedbrytande potential. VIP:ar har en mätbar påverkan på de totala utsläppen av växthusgaser och primärenergianvändningen i byggnader när både produktion och drift beaktas. Miljöpåverkan av de använda VIP:arna är dock positiv jämfört med GWP av en standardbyggnad (en minskning med 6 %) medan primärenergianvändningen ökade med 20 %. Slutsatsen var att ytterligare användning av VIP:ar gynnas av reducerad energiförbrukning och alternativa energikällor i produktionen av nanoporösa kiselpulver medan användningen av alternativa kärnmaterial och återvinning av VIP kärnor kan hjälpa till att minska miljöpåverkan. En känslighetsanalys visade att valet av VIP:ar har en betydande inverkan på miljöpåverkan, vilket ger möjlighet att reducera den totala användningen av primärenergi i en byggnad med 12 % och utsläppen av växthusgaser kan vara minska, så mycket som 11 % när det gäller både produktion och drift under 50 år. Avslutningsvis är det möjligt att dra slutsatsen att VIP:ar är ett mycket konkurrenskraftigt alternativ för att isolera byggnader som är typiska för Miljonprogrammet. Dock krävs ytterligare undersökningar för att minimera de mätbara miljöeffekter som förvärvats i denna LCA-studie för VIP-isolerade byggnader. / <p>QC 20151109</p> / Simulations of heat and moisture conditions in a retrofit wall construction with Vacuum Insulation Panels / Textural and thermal conductivity properties of a low density mesoporous silica material / A study of the thermal conductivity of granular silica materials for VIPs at different levels of gaseous pressure and external loads / Evaluation of the thermal conductivity of a new nanoporous silica material for VIPs – trends of thermal conductivity versus density / A comparative study of the environmental impact of Swedish residential buildings with vacuum insulation panels / ETICS with VIPs for improving buildings from the Swedish million unit program “Miljonprogrammet”