The wPCC project (wind powered car carrier) is carried out by Wallenius Marine, KTH Royal Institute of Technology and SSPA Sweden. By developing a car carrier mainly propelled by the wind, the emissions are estimated to be reduced by up to 90 %. This thesis deals with the structural aspects of the design. Specifically, the interface between the sail rigs and hull is considered. Different rig foundation concepts should be developed and compared to each other. The objective is to focus on characteristics such as stress levels, relevant failure mechanisms and cargo capacity. Scantling of merchant vessels is to a large extent governed by rules issued by classification societies such as DNV-GL and Lloyd’s Register. While traditional car carriers are covered to a great extent in terms of scantling loads and structural requirements, there exists a regulatory gap for vessels powered by the wind. Four different concepts for the rig foundations are developed. They are all using transverse and longitudinal bulkheads for transferring loads from the rigs to adjacent hull structure. The foundation concepts are then evaluated by creating a finite element model representing the midship section of the ship. The model includes three rig foundations and generally follows the preliminary scantlings of the wPCC. For reference, a model without rigs is also created. The bow and stern of the vessel are excluded in the model and some other model simplifications are also made. The accuracy of stress levels is thus not sufficient for final sizing of the conceptual solutions but the qualitative differences should be valid. The focus of the study is thus how the four concepts compare with respect to each other. The main strength of the chosen approach is that it allows for comparison of multiple concepts. Had a more advanced approach been chosen, the results would likely prove to be of a higher accuracy but then at the expense of modeling effort and time. The transverse strength is deemed being critical for multiple deck car carriers such as the wPCC. Racking, the transverse shearing of the ship, is a common problem which is covered in detail by class guidelines. These loads, based on rule calculations, are therefore included in the analysis. The rig loads are in turn based on assumptions regarding parameters such as the wing geometry and rig weight. The results of the finite element models are evaluated at several critical areas, chosen as to represent different aspects of the structural response. Results from buckling analyses as well as characteristics such as cargo capacity are also recorded as to broaden the comparison. The different results represent criteria which the evaluation process is based on. Each criterion is given a weight to account for its importance. The Pugh method is then applied, yielding a score for each of the evaluated concepts. The total score consequently depends on the chosen weights. Regardless, the study clearly presents which concepts that are interesting and which should be discarded. Interestingly, the best performing concept turns out to be highly unconventional compared to supporting structures used in traditional shipbuilding. For the future, the rig loads as well as additional load cases should be addressed. Failure mechanisms such as fatigue will likely pose a problem, and at some stage a thorough, full scale finite element model should be created in order to accurately predict the response of the entire hull structure. However, the author believes that the presented study serves as a draft in identifying key aspects to consider when introducing wind propulsion in commercial shipping. / wPCC-projektet (wind powered car carrier) bedrivs gemensamt av Wallenius Marine, Kungliga Tekniska Högskolan och SSPA Sweden. Genom att utveckla ett vinddrivet biltransportfartyg beräknas utsläppen minska med upp till 90 %. Detta examensarbete avhandlar delar av fartygsstrukturen med fokus på hållfasthet. Mer specifikt undersöks gränssnittet mellan segelriggarna och skrovet. Olika koncept för riggfundament utvecklas och jämförs med fokus på karaktäristika så som spänningar, brottmekanismer och lastkapacitet. Dimensionering av kommersiella fartyg styrs till stor del av regler utfärdade av klassällskap som DNV-GL och Lloyd’s Register. Medan traditionella biltransportfartyg omfattas av ett antal krav på dimensionerande laster och strukturkrav saknas det ordentliga regelverk för vinddrivna fartyg. Fyra olika koncept för riggfundamenten utvecklas. Samtliga använder sig av transversella och longitudinella skott för lastöverföring från riggarna till omgivande skrovstruktur. Koncepten utvärderas sedan genom att skapa en finita element-modell som representerar midskeppssektionen av fartyget. Modellen inkluderar tre riggfundament och följer till stor del preliminära ritningar av wPCC-fartyget. Som referens skapas även en modell utan riggar. Fören och aktern exkluderas i modellen utöver ett antal andra förenklingar. Precisionen på spänningsnivåer är därmed inte tillräcklig för att bestämma slutgiltiga dimensioner på koncepten men de kvalitativa skillnaderna koncepten emellan bör vara välgrundade. Studiens fokus är därför hur de fyra koncepten jämförs mot varandra. Den främsta fördelen med det valda tillvägagångssättet är att det möjliggör jämförandet av flera koncept. Om ett mer avancerat tillvägagångssätt använts skulle sannolikt resultaten vara mer precisa, men då till en högre kostnad i form av modelleringsarbete och tidsåtgång. Tvärskeppsstyrkan bedöms vara kritisk för biltransportfartyg med flera däck som wPCC-fartyget. Så kallad racking, transversell skjuvning av fartyget, är ett vanligt problem som avhandlas i detalj av klassregler. Rackinglaster baserade på klassregler inkluderas därför i analysen. Rigglasterna är i sin tur baserade på antaganden om parametrar som vinggeometri och riggvikt. Resultaten från finita element-modellerna utvärderas vid ett flertal kritiska områden valda för att representera olika aspekter av hur strukturen svarar på belastningarna. Resultat från bucklingsanalyser såväl som karaktäristika så som lastförmåga inkluderas också för att bredda jämförelserna. De olika resultaten representerar kriterier som utvärderingsprocessen baseras på. Varje kriterium ges en vikt för att ta hänsyn till dess betydelse. Pugh-metoden används sedan, vilket ger en poängsumma för varje koncept. Varje poängsumma beror därmed på valda vikter. Oavsett visar studien tydligt vilka koncept som är av intresse och vilka som kan förkastas. Intressant nog visar studien att konceptet med högst poäng är högst okonventionellt jämfört med bärande strukturer som används inom traditionell skeppsbyggnad. Inför framtiden bör riggbelastningarna såväl som ytterligare lastfall beaktas. Brottmekanismer som utmattning kommer sannolikt att utgöra problem och vid något tillfälle bör en stor, fullskalig finita element-modell skapas för att med högre precision förutse hur hela skrovstrukturen svarar på belastningarna. Författaren bedömer oavsett att denna studie fungerar som ett utkast till att identifiera nyckelaspekter vid introduktion av vind som framdrivning för kommersiell sjöfart.

The Rail Vehicle Research group at Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) is on the path to design and build a scaled test rig called roller rig for research and educational purposes. A roller rig is a device simulating the track with rollers on which the test subject (a wheelset, bogie or even a full vehicle) canbe placed.This thesis report is part of a bigger project involving several team members and it explores the applicability of track irregularities on a scaled roller rig by means of computer simulations. A scaled roller rig model, capable of simulating track irregularities, is generated using the multibody simulation softwareSIMPACK. Track irregularity data, represented as Power Spectral Densities (PSD), are applied to the model created. The model created and implementation of track irregularities are assessed in order to validate the modelling steps.Comparison with a reference vehicle model is carried out to verify if results obtained on the test rig are representative of a vehicle running on track, taking into account roller rig intrinsic errors. Results obtained aim to support the design of the roller rig’s mechanical components from a dynamical standpoint. / Forskargruppen spårfordon på Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) arbetar med att designa och bygga en nedskalerad testrigg, en så kallad rullrigg, iforsknings- och utbildningssyfte. En rullrigg är en apparat avsedd att efterlikna järnvägsspåret med hjälp av cylinderhjul, på vilken testsubjektet (hjulaxel, boggi eller ett helt fordon) kan placeras.Denna rapport är en del av ett större projekt som involverar ett flertal gruppmedlemmar och undersöker tillämpligheten av spårlägesfel på en nedskalerad rullrigg med hjälp av simulationer. En nedskalerad rullrigg, kapabel att återskapa spårlägesfel, genereras med flerkroppsdynamik mjukvaran SIMPACK. Data för spårlägesfel, representerade med spektraltätheter (PSD), appliceras på den skapade modellen. Modellen samt implementering av spårlägesfelen bedöms sedan för att validera modelleringens steg.Jämförelse med en referensfordonsmodell genomförs för att verifiera att erhållna resultat från testriggen är representativ för ett verkligt spårfordon, med hänsyn tagen till rullriggens inneboende fel. Erhållna resultat syftar till att stödja utformningen av rullriggens mekaniska komponenter från ett dynamiskt perspektiv.

The thesis work described in this report is about simulation of the cooling of an electrical machine rotor. Limitations and simplifications were made on the CAD model of the rotor with the purpose of reducing the simulation time, for it to then be used for CFD-simulations using STAR-CCM+. This was done to see the temperature, as well as its distribution, in the model. By changing various parameters, one at the time whilst the rest were kept at their assigned standard values, the changes could be analysed and thereafter compared. The tests include smaller geometry changes, parameters of the coolant and its flow, parameters for the airgap and the materials in the laminates and the material around the magnets, as well as changes in loss values. The simulations for geometry changes involving the magnets and their surrounding material resulted in minor temperature increases. An inner rotor radius increase gave a relatively large temperature decrease (although this change would be more difficult to make in practice). Most of the mean values of the temperature changes in the regions of the model were within 10% from the standard simulation used. Increased thermal contact resistance between the Bakelite and the laminates, and increased losses had the worst impact on the cooling. Meanwhile the changes in coolant parameters (as well as the its inlet temperature and mass flow) and reduced losses had the best impact on the cooling. Generally, the temperature distributions looked similar for the different simulations. There were more differences in the distributions for the simulations with changed material properties or thermal contact resistance. / Examensarbetet som beskrivs i denna rapport handlar om simulering av kylningen av en elmaskinsrotor. Avgränsningar och vissa förenklingar gjordes på en CAD modell av rotorn för att reducera simuleringstiden. Sedan användes CFD-simuleringsprogrammet STAR-CCM+ för att simulera temperaturfördelningen i modellen. Genom att ändra olika parametrar, en åt gången medan resten hölls vid sina bestämda standardvärden, kunde förändringarna undersökas och sedan jämföras. Det som testades inkluderar bland annat mindre geometriförändringar, parametrar för kyloljan och dess flöde, parametrar för luftgapet och materialen i laminaten och runt permanentmagneterna, samt förlustförändringar. Geometriförändringarna som gjordes för magneterna och det omgivande materialet gav små temperaturökningar. En ökad inre radie på rotorn gav relativt stor temperaturminskning (men denna ändring vore svårare att genomföra på rotorn i praktiken). Majoriteten av medelvärdena av modellregionernas temperaturförändringar var inom 10% från standardsimuleringen som användes. Ökat termiskt kontaktmotstånd mellan Bakeliten och laminaten samt ökade förluster hade sämst påverkan för kylningen, medan förändring i kylvätskans egenskaperna (samt inflödestemperaturen och massflödet) samt minskade förluster hade bäst inverkan. Generellt så såg temperaturfördelningarna lika ut för de olika simuleringarna. Det var främst när materialegenskaperna eller det termiska kontaktmotståndet ändrades som fördelningen såg annorlunda ut.

This volume covers the phases from design to manufacturing of a wind tunnel test support structure for a conceptual blended wing-body UAV designed by KTH Green Raven Project students. The innovative aircraft design demonstrates sustainability within aviation by utilizing a hybrid electric-fuel cell propulsion system. The wind tunnel test to be conducted at Bristol University will produce data to evaluate the aerodynamic properties of the model for design verification. The wind tunnel model is a small-scaled 1.5m-span model supported by struts that change the pitch and yaw angles during testing. An external force balance provided by Bristol University measures the loads and moments experienced by the model. The main requirements for the structure are to withstand the aerodynamic loads imposed by the model and to change the model's orientation while maintaining wind speed during the test. The maximum aerodynamic loads were provided in a matrix, the largest of which was used as the load condition for the support equating to a 512N lift at 14 degrees AOA. Trade studies were conducted to determine the mechanisms to satisfy the requirements while staying within budget. The chosen design for the support structure includes a circular base plate constrained by a locking ring with positioning pins to change the yaw angle. The main strut is mounted at the the center of the circular base plate. A hinge bracket at the top of the strut interfaces with another hinge bracket within the model via a clevis pin. An electric linear actuator mounted downstream of the main strut is used to vary the pitch angle, with the center of rotation at the clevis pin. Once the design was finalized, finite element analysis was done to verify the structural stability of the design. The FEA results were compared to Euler-Bernoulli approximations for deflection. Manufacturing of the components was out-sourced while assembly and programming of the actuator was done in-house. / Det här examensarbetet är en del av ett projekt som omfattar processen från design till tillverkning av en vindstunnelstödstruktur för en konceptuell UAV av typen flygande vinge, designad av KTH Green Raven Project-studenter. Den innovativa flygplanskonstruktionen visar hållbarhet inom flygindustrin genom att använda hybridbränsleceller som framdrivningssystem. Vindtunneltest som genomförs vid Bristol University kommer att producera data för att utvärdera de aerodynamiska egenskaperna hos modellen för verifiering av designen. Vindtunnelmodellen är en nedskalad modell på 1,5 m som stöds av stag som ändrar anfalls- och girvinklarna under testningen. En extern mätsond från Bristol University mäter de krafter och moment som modellen utsätts för. De viktigaste kraven för konstruktionen är att motstå de aerodynamiska lasterna som modellen påför och att ändra modellens orientering samtidigt som vindhastigheten bibehålls under testet. De maximala aerodynamiska belastningarna tillhandahölls i en matris; varav den största användes som lastfall för stödet motsvarande en 512N lyftkraft vid 14 graders anfallsvinkel. Jämförande studier genomfördes för att bestämma mekanismerna för att uppfylla kraven samtidigt som de låg inom budgeten. Den valda konstruktionen för stödkonstruktionen består av en cirkulär basplatta som fixeras med hjälp av en låsring, och som har positioneringsstift för att ändra girvinkeln. En huvudstång är monterad i mitten av basplattan upp till ett gångjärnsfäste i modellen. Bakom detta sitter ett linjärt ställdon som dras ut och skjuts ihop för att ändra modellens attityd med rotationscentrum vid det övre fästet på huvudstaget. När designen slutfördes gjordes en finit elementanalys för att verifiera dess strukturella stabilitet. FEA-resultaten jämfördes med Euler-Bernoulli-uppskattningar för utböjning. Tillverkningen av komponenterna överläts till extern part, medan monteringen och programmeringen av ställdonet gjordes internt.

Before vehicles can be placed in service it has to complete an authorisation process. At the moment,this process is largely depended on tests. This is, however, an expensive and long process. With new technologies and improved simulations this process can be shortened and the costs can be lowered. The validation of a vehicle model, however, is often limited by the available data. Often the measured rail profiles are not available and thus a new UIC60 profile is used for the simulations. The railway track often has been used and showssigns of wear and damages, therefore research has been done to investigate the influence of the rail profiles on the validation of a railway vehicle model. The current methods of validation in the European norm are used to compare simulated values with forces and accelerations available from vehicle measurements. In the first step,25 track sections with different curve radii have beensimulated with a measured rail profile every 100 meters. In the next step, the same sections have been simulated by using the standard UIC60 rail profile. The results show that the use of measured rail profiles does have a positive influence on the outcome of simulation. In the final step, one single narrow curve has been simulated to show the effect of standard and worn rail profiles. Four different wear stages of the rail profile are simulated and compared to the available vehicle measurements available. These simulations show that the use of a medium worn rail profile gives the most accurate value. / Innan ett fordon kan tas i bruk måste det genomgå en tillståndsprocess. För närvarande är denna process till stor del beroende av provningar. Detta är dock en dyr och lång process. Med hjälp av ny teknik och förbättrade simuleringar kan denna process förkortas och kostnaderna sänkas. Valideringen av en fordonsmodell begränsas dock ofta av de tillgängliga uppgifterna. Ofta finns inte de uppmätta rälsprofilerna tillgängliga och därför används en ny UIC60-profil för simuleringarna. Järnvägsspåret har ofta använts och visarDärför har forskning gjorts för att undersöka hur rälsprofilerna påverkar valideringen av en modell av ett järnvägsfordon. De nuvarande valideringsmetoderna i den europeiska normen används för att jämföra simulerade värden med de krafter och accelerationer som finns tillgängliga från fordonsmätningar. I det första steget har 25 spårsektioner med olika kurvradier använts.simulerats med en uppmätt rälsprofil var 100:e meter. I nästa steg har samma sektioner simulerats med hjälp av standardprofilen UIC60. Resultaten visar att användningen av uppmätta rälsprofiler har en positiv inverkan på simuleringsresultatet. I det sista steget har en enda smal kurva simulerats för att visa effekten av standard- och slitna rälsprofiler. Fyra olika slitningsstadier av rälsprofilen simuleras och jämförs med tillgängliga fordonsmätningar. Simuleringarna visar att användningen av en mediumsliten rälsprofil ger det mest exakta värdet.

Fiber reinforced plastics are composite materials that offer a lower weight, while still mechanically perform at least as good as conventional materials such as steel. This makes them attractive for the automotive industry since the implementation of them in e.g. a car frame would enable the manufacturers to sell a more fuel efficient vehicle to the customer. The manufacturing of composites is however more energy intense than for steel and the recycling capabilities are limited. This encourages the car designer to regard the product from a macro-perspective, spanning from the extraction of the resources needed to produce the material, to the phase where the product which the material constitutes is disposed. By analyzing such a macro-perspective, the life cycle energy of a product system can be estimated. Since the life cycle energy is correlated to the component design, an optimization problem can be established where the objective function to be minimized is the total life cycle energy. The component design can be expressed in terms of optimization design variables, yielding that the minimum energy is achieved by the optimal design. This methodology is called life cycle energy optimization (LCEO). The aim of this thesis is to apply this method and present a comparison between different materials and recycling strategies for a load carrying frame component provided by Volvo Cars. The materials studied are carbon fiber reinforced plastics (CFRP), glass fiber sheet moulding compound (GF-SMC) and conventional steel. A Python model consisting of five life cycle phases where each phase was described by a function was implemented. Each function uses the component geometry and material properties as an input and gives the energy of the phase as an output. By summing the outputted energies, the life cycle energy is obtained. The distribution of the results is visualized with bar plots. The results show that the least energy demanding option is to manufacture the component in GF-SMC and process the end-of-life product mechanically. If the fiber degradation is taken into account, the most efficient strategy is to manufacture the component in CFRP and recycle it using solvolysis. This thesis shows that the LCEO methodology can be used as a tool for designers to include the recyclability in an early phase of the product development. Future challenges concern the development of industrial recycling of fiber reinforced plastics where the fiber degradation is minimized. / Fiberförstärkta polymerplaster är kompositmaterial som erbjuder en lägre vikt än konventionella material som stål, samtidigt som de bibehåller den mekaniska prestandan. Detta gör dem intressanta för fordonsindustrin då nyttjandet av dem skulle möjliggöra tillverkare att sälja bränsleeffektivare bilar. Tillverkningen av sådana kompositer är dock mer energikrävande än den för stål och deras återvinningsmöjligheter är begränsade. Detta skapar för fordonsformgivaren ett incitament att beakta produkten i ett makroperspektiv som sträcker sig från utvinningen av naturresurserna för att skapa materialet, till slutskedet av produktens avsedda användning. Genom att bestämma hur den ackumulerade energin är fördelad i ett sådant makroperspektiv kan den total livscykelenergin beräknas. Eftersom livscykelenergin är kopplad till komponentens formgivning, kan ett optimeringsproblem med livscykelenergin som målfunktion att minimeras ställas upp. Komponentens formgivning kan uttryckas som optimeringsproblemets designvariabler. Den design som ger den lägsta livscykelenergin blir därmed den optimala formgivningen. Denna metod kallas livscykelenergioptimering (LCEO). Målet med detta examensarbete är att tillämpa denna metod på en lastbärande bilkomponent tillhandahållen av Volvo Cars och genomföra en jämförelseanalys mellan olika material samt återvinningsstrategier. Materialen som undersöks är kolfiberförstärkt härdplastkompist (CFRP), sheet moulding compound med glasfiber (GF-SMC) och konventionellt stål. Den Pythonimplementerade modellen består av fem livscykelfaser där varje fas uttrycks om en funktion med komponentgeomterin samt materialegenskaperna som indata och ger energiåtgången för fasen som utdata. Genom att summera energierna erhålls livscykelenergin och genom att presentera resultaten i ett stapeldiagram kan livscykelenergidistributionen visualiseras. Resultaten visar att det minst energikrävande alternativet är att tillverka komponenten i GF-SMC och återvinna produkten genom mekanisk bearbetning. Om hänsyn tas till fiberslitage blir den optimala lösningen att tillverka komponenten i CFRP och återvinna den genom solvolys. Detta arbete visar att LCEO- metoden, i ett tidigt skede, kan användas som ett verktyg av formgivare för att inkludera hur väl en produkt kan återvinnas. Framtida utmaningar består av att utveckla återvinningen av fiberförstärkta härdplaster industriellt, så att fiberslitaget minimeras.

Internal combustion engines, electric motors and batteries generate a significant amount of heat during operation that needs to be extracted by cooling systems. A cooling system is designed and installed to extract the generated heat and maintain the system temperature in an optimal range. Overheating has several unfavorable outcomes such as less durability and lower energy efficiency. The cooling system consists of several components such as hoses, flow splitters, valves, heat exchangers, coolant, pump, etc. The coolant, as the working fluid, is pumped to different heat generator component to enable the cooling down process. Computational Fluid Dynamics (CFD) is a powerful and cost efficient tool to simulate the cooling processes, design, and evaluate the performance of a cooling system. Generally, one dimensional CFD is a common approach to interpret and explain the cooling processes in the automotive industry due to its high flexibility and computational cost efficiency. Also, three dimensional CFD is employed whenever it is required to study complex physical phenomena and provide detailed information. Additionally, it is possible to couple one dimensional and three dimensional CFD approaches to simulate cooling processes. Not only is the coupled 1D-3D CFD approach able to capture complicated physical processes but also is flexible and cost efficient. The objective of this master thesis is to implement 1D-3D CFD coupled simulation on internal combustion engines’ cooling system and evaluate the advantages and disadvantages of this method. The performance of this method is examined in different case studies with different flow and geometrical characteristics. The effect of various turbulence models and numerical settings are investigated on the quality of the coupled simulations’ results. The coupled simulations are carried out using GT-SUITE and STAR-CCM+ software. The performed simulations show that the coupling method is a convenient approach which is able to capture detailed physics with high precision requiring reasonable computational costs. The results of the coupled simulations depict agreement with the uncoupled 1D CFD simulations, although some discrepancies are observed in complex case studies. Also, it is shown that the coupled simulations are sensitive to numerical settings and physical models, consequently, the case setup should be optimized carefully. / Förbränningsmotorer, elmotorer och batterier genererar en betydande mängd värme under drift som behöver extraheras av kylsystem. Ett kylsystem är utformat och installerat för att extrahera den genererade värmen och hålla systemtemperaturen i ett optimalt intervall. Överhettning har flera ogynnsamma följder, som mindre hållbarhet och lägre energieffektivitet. Kylsystemet består av flera komponenter, till exempel slangar, flödesdelare, ventiler, värmeväxlare, kylvätska, pump etc. Kylvätskan, som arbetsvätska pumpas till olika värmegenerator-komponenter för att möjliggöra nedkylningsprocessen.Computational Fluid Dynamics (CFD) är ett kraftfullt och kostnadseffektivt verktyg för att simulera kylprocesserna, utforma och utvärdera prestanda för ett kylsystem. I allmänhet är endimensionell CFD en vanlig metod för att tolka och förklara kylningsprocesserna i bilindustrin på grund av dess höga flexibilitet och beräkningseffektivitet. Dessutom används tredimensionell CFD när det krävs, för att studera komplexa fysiska fenomen och tillhandahålla detaljerad information. Dessutom är det möjligt att koppla ihop en- och tredimensionell CFD-metod för att simulera kylningsprocesser. Inte bara är den kopplade 1D-3D CFD-metoden möjlig för att betrakta komplicerade fysiska processer, utan är även flexibel och kostnadseffektiv.Syftet med detta examensarbete är att implementera 1D-3D CFD kopplad simulering på förbränningsmotorns kylsystem och utvärdera fördelarna och nackdelarna med denna metod. Uppträdandet av denna metod undersöks i olika fallstudier med olika flöde och geometriska egenskaper. Effekterna av olika turbulensmodeller och numeriska inställningar undersöks genom kvaliteten på resultaten hos kopplingens simuleringar. De kopplade simuleringarna utförs med hjälp av mjukvaran GT-SUITE och STAR CCM +.De utförda simuleringarna visar att kopplingsmetoden är ett bekvämt tillvägagångssätt som kan fånga detaljerad fysik med hög precision till rimliga beräkningskostnader. Resultaten av de kopplade simuleringarna visar överensstämmelse med de frikopplade 1D CFD-simuleringarna, även om vissa avvikelser observeras i komplexa fallstudier. Det visas också att de kopplade simuleringarna är känsliga för numeriska inställningar och fysiska modeller, därför bör fallinställningen optimeras noggrant.

During the assembly of aircraft engines, some clearance is left in the rolling bearings mainly to reduce friction. However this clearance might allow the rolling element to vibrate during flight. Indeed, unwanted vibrations called non-synchronous vibrations (NSV) appear on the data recorded by the sensors on some development engines. NSV can be dangerous for the engine so they are closely monitored.  To prevent the appearance of the NSV, they are investigated by the engineers as soon as they appear during tests. The main source of the NSV is most likely to be the rolling bearings in the rotor because they induce a non-linear behaviour. The bearings of development engines were investigated on Finite Element Method (FEM) software for example but other methods could bring a contribution for the understanding of the NSV.  In this study, a multibody modelling software is used to try to model and explain the observed sub-synchronous vibrations considered as NSV. A model of the rotor of a prototype engine on a FEM software is provided and then reduced to be implemented in the new software. The behaviour of this new model is tested through modal analysis and response to imbalance.  Once the model is properly set, a parametric study is performed to see the effect of the thrust, gravity, imbalance weight and clearance on the system. It shows that clearance and gravity are key parameters while thrust and the imbalance weight have a minor impact on the NSV. This study has also helped to fix the parameters used to reproduce the NSV observed in the experiments.  Then, a second study focus on the influence of the clearance of the roller bearings on the NSV. This study defines a range of clearance that can be implemented on the engine to avoid the NSV. It also proved that the vibrations were very sensitive to a small change in the clearance values.  Finally, by studying the previous configurations, a link between the stiffness of the bearing and the occurrence of the NSV was established. In fact, the NSV appear only when the two roller bearings both have no stiffness because the clearance is not filled by the radial load. The rolling element is thus free to vibrate in its ring. It was noticed that the NSV has more chance to occur if it has already come out earlier in the run-up of the engine.  The multibody software is therefore perfectly able to reproduce the vibrations in a rotor. It is now a tool that can be used during the development process. / Vid montering av flygplansmotorer lämnas ett spelrum i rullningslagren främst för att minska friktionen. Detta spelrum kan emellertid tillåta att rullelementet vibrerar under flygning. Faktum är att oönskade vibrationer som kallas non-synchronous vibrations (NSV) visas på data som registreras av sensorerna på utveckling motorerna. NSV kan vara farligt för motorn och övervakas därför noggrant.För att förhindra uppkomsten av NSV utreds de regelbundet av ingenjörerna. Den huvudsakliga källan till NSV är troligen rullager i rotorn eftersom de inducerar ett icke-linjärt beteende. Lagren för utveckling motorer undersöktes till exempel med Finita Element-metoden (FEM) programvara men andra metoder skulle kunna bidra till förståelsen av NSV. I denna studie används en multibody-modelleringsprogramvara för att försöka modellera och förklara de observerade subsynkrona vibrationerna som betraktas som NSV. En modell av rotorn till en utveckling motor tillhandahålls i ett FEM-program och reduceras sedan för att implementeras i den nya mjukvaran. Beteendet hos denna nya modell testas genom modal analys och respons på obalans. När modellen är inställd utförs en parametrisk studie för att se effekten av dragkraften, gravitationen, obalansvikten och frigången i systemet.Den visar att frigång och gravitation är nyckelparametrar medan dragkraft och obalansvikt har en mindre inverkan på NSV. Denna studie har också hjälpt till att bestämma de parametrar som används för att reproducera NSV som observerats i experimenten. Därefter fokuserar en andra studie på inverkan av rullagernas frigång på NSV. Denna studie definierar ett intervall av spelrum som kan implementeras på motorn för att undvika NSV. Det visade sig också att vibrationerna var mycket känsliga för en liten ändring av frigångsvärdena.Slutligen, genom att studera de tidigare konfigurationerna, etablerades en koppling mellan lagrets styvhet och förekomsten av NSV. Faktum är att NSV endast visas när de två rullagren båda inte har någon styvhet eftersom spelet inte fylls av den radiella belastningen. Rullelementet är således fritt att vibrera i sin ring. Det märktes att NSV har större chans att inträffa om den redan sker tidigare i motorns start. Multibody-mjukvaran är därför perfekt för att reproducera vibrationerna i en rotor. Det är nu ett verktyg som kan användas under utvecklingsprocessen.

Wear condition modelling is a research topic which lately has increased in popularitydue to its significance to the railway industry. Large sums are spent on maintenanceof the network every year, which has generated a demand for understanding and predictingwear mechanisms in a multitude of components within both railway vehiclesand infrastructure. To acquire this knowledge, using a simulation software to predictwear and maintenance needs, is a cheap and dependable option. This thesis sets outto create a wear modelling software for the catenary-pantograph interaction, which intheory could enlighten railway operators of the condition of their infrastructure. This research contains an extensive literature review on the subject of wear modelling,analysing different strategies and theories of the wear mechanism and desired modelproperties. Thereafter, an attempt to recreate a model for a representative Swedishcase was conducted; implementing parameters of a typical Swedish rail vehicle to awear rate formula, recreating a passage of a pantograph sliding along the catenary.The output was a wear rate as a function of time, a determination of life expectancyfor the infrastructure and a worn profile of the catenary wire after one year of operation. The model, named AWEAR, was deemed functional for determining wear mechanismtendencies and behaviour for a few cases of alternating parameters. However, sinceno validation could be performed due to a lack of resources, the validity of the outputvalues could not be confirmed - thus leaving calibration of the model to future work.In conclusion, AWEAR needs to be calibrated for future research but does contain amultitude of enhancement opportunities proposed in this thesis. While not completelyfunctional, the software was deemed a useful foundation for future projects and mightresult in a product that aids operators maintaining their infrastructure.Keywords: Wear modelling, catenary pantograph interaction, mechanism, / Slitagemodellering är ett forskningsområde som den senaste tiden har ökat i popularitetpå grund av dess betydelse till järnvägsindustrin. Stora summor spenderas på underhållav nätverket varje år, vilket har genererat en efterfågan på att förstå och förutspåslitage i en mängd olika komponenter inom både spårfordon och infrastruktur.För att uppnå vetskapen, är att använda simulering till att förutspå slitage och underhållsbehov, ett billigt och tillitsfullt alternativ. Detta arbete söker att skapa ett slitagemodelleringsprogram för interaktionen mellan pantograf och kontaktledning, vilket iteorin skulle kunna upplysa järnvägsoperatörer om skicket på deras infrastruktur. Denna forskning innehåller en genomgående litteraturstudie inom ämnet slitagemodellering, där det olika strategier och teorier analyseras om slitagemekanism och önskade modellegenskaper. Därefter görs ett försök på att återskapa en modell för ettrepresentativt svenskt fall; där parametrar för svenska järnvägsfordon och svensk infrastruktur implementeras i en ekvaktion för att simulera en passage av en pantografglidandes längst med en kontaktledning. Resultatet var en slitagenivå som funktionav tiden, ett fastställande av förväntad livslängd på infrastrukturen och en modelleradprofil av kontaktledningen efter ett år i tjänst. Modellen, döpt till AWEAR, ansågs funktionabel till att identifiera tendenser inomslitagemekanism och beteende för ett fåtal fall av alternerande parametrar. Då ingenjämförelse med resultat och data från riktiga scenarion genomfördes på grund utav enbrist på resurser, kunde resultaten från modellen inte bekräftas och därmed lämnadeskalibreringen åt framtida arbete. Sammanfattningsvis behöver AWEAR kalibrerasför framtida forskning men innehåller därtill en mängd olika förbättringsmöjligheterföreslagna i denna rapport. Även om modellen hitills inte är fullkomligt funktionabel,kan den skapade mjukvaran anses vara nyttigt grundmaterial för framtida projekt. Islutändan kan detta därmed

An extensive technological shift is currently taking place to mitigate climate changeand this trend is particularly noticeable in the transport sector. This is interestingfrom an acoustical perspective, since it changes the noise environment in society.For example, a study in Gothenburg has shown that a complete electrification ofthe road traffic would reduce the noise levels by between 2 and 5 dB(A). In Sweden,noise emissions are calculated with a calculation model from 1996, called the Nordiskberäkningsmodell (Nordiska). Given the age of the model it is reasonable to investigate whether Sweden should change completely to the EU-common calculationmodel Common NOise aSSessment methOdS (CNOSSOS), since it is mandatory touse for national noise mapping. This master thesis has performed a computation analysis to compare and discussdifferences between CNOSSOS and Nordiska, to contribute to answering the question whether Sweden should change to CNOSSOS (or perhaps another model). Theresults show that CNOSSOS overall computes higher noise levels than Nordiska andthat the differences between them increase linearly with distance. Farthest from thenoise source the differences are up to 5 dB(A) for the road case and 9 dB(A) forthe railway case. In other words, the differences are larger for the railway trafficmodels than they are for the road traffic models, which is thought to be a result ofthe complexity of the CNOSSOS railway model. Another interesting phenomenonis that the differences behind buildings between the models are different for roadand railway traffic, which can be explained by the fact that the screening effects inNordiska’s road and railway models are different. My conclusion is that CNOSSOS is unsuitable for domestic calculations of noiseemissions. The model does not align with Swedish legislation and there is uncertaintydue to the fact that the differences between the CNOSSOS and Nordiska road andrailway models are different in size. Moreover, CNOSSOS railway model requires alot of computational power, which can delay and increase the costs of noise mappingor reduce the accuracy of the results. However, additional work is needed in whicheach calculation model is compared with measurements in situ to see which modelbest describes reality. If the conclusion thereafter is that CNOSSOS still is not asuitable option, it could be examined whether it is possible to create an updatedversion of Nord2000 (another Nordic calculation model used e.g. in Denmark) toobtain a calculation model that is more suitable for future traffic conditions. / För att minska effekterna av de pågående klimatförändringarna pågår idag ett omfattande teknikskifte för bland annat väg- och spårburen trafik. Detta skifte är intressant ur ett akustiskt perspektiv eftersom det förändrar bullermiljön i samhället.Till exempel har en studie i Göteborg visat att en full elektrifiering av vägtrafiken hade reducerat bullernivåerna med mellan 2 och 5 dB(A). Bullret beräknasmed en beräkningsmodell och i Sverige används idag Nordisk beräkningsmodell från1996 (Nordiska). Givet att modellen är gammal finns det god anledning att utredaom Sverige borde byta helt till den EU-gemensamma beräkningsmodellen CommonNOise aSSessment methOdS (CNOSSOS), som dessutom är obligatorisk vid dennationella bullerkartläggningen. Detta examensarbete har gått ut på att utföra en beräkningsanalys i syfte att jämföra och diskutera skillnader mellan CNOSSOS och Nordiska, vilket är ett steg i attbesvara frågan om Sverige borde byta till CNOSSOS (eller kanske någon annan beräkningsmodell). Resultaten visar att CNOSSOS överlag beräknar högre ljudnivåerän Nordiska och att skillnaderna dem emellan ökar linjärt med avståndet. Längstbort från bullerkällan uppgår skillnaderna som mest till 5 dB(A) för vägfallet och9 dB(A) för spårfallet. Skillnaderna är alltså större för spårmodellen än de för vägmodellen och det tros bero på komplexiteten i CNOSSOS spårmodell. Ett annatintressant fenomen är att skillnaderna bakom byggnader är olika stora för väg- ochspårtrafik, vilket förklaras med att skärmeffekten i Nordiskas väg- och spårmodellär olika. Min slutsats är att CNOSSOS inte är lämplig för inhemska beräkningar. Modellenkrockar med svensk lagstiftning samtidigt som det föreligger en osäkerhet i att skillnaderna mellan väg- och spårmodellerna är olika stora. Därutöver kräver CNOSSOSspårmodell mycket datorkraft, vilket kan fördyra och fördröja bullerutredningar ellerminska noggrannheten i beräkningsresultat. För att säkert besvara frågan anser jagdock att man behöver utföra ytterligare arbete där respektive beräkningsmodell jämförs med mätningar in situ för att se vilken modell som stämmer bäst överens medverkligheten. Kommer man därefter fram till att CNOSSOS inte är ett alternativbör man utreda om det är möjligt att skapa en uppdaterad version av Nord2000 (enannan nordisk beräkningsmodell som används bland annat i Danmark) i syfte att fåen beräkningsmodell som är bättre anpassad för framtida trafikförhållanden.