Large-dimensional wooden products are highly demanded within the construction sector. Theprimary motive of the thesis is to find a solution to connect small timber elements by meansof special steel devices. It is auspicable that the resulting hybrid structure could match theload-carrying capacity of a corresponding homogenous timber element with the same size.The focus in this thesis is to study one type of shear-key connection. Three types of beams(pure glulam beam, hybrid beam either with or without the splice connection at mid-span) arestudied regarding their structural behaviours by means of theoretical analysis, numericalmodelling and experimental tests.Hybrid beam without the splice connection shows higher bearing capacity and higher stiffnessthan pure glulam beam no matter which method is used. The structural behaviours for hybridbeam without the splice connection obtained from each method are more or less similarexcept the failure mode.Hybrid beam with the splice connection shows the bearing capacity higher than pure glulambeam but lower than hybrid beam without the splice connection. The stiffness for hybrid beamwith the splice connection is approximately the same as that of the pure glulam beam basedon analytical and numerical calculation. However, around 30% - 40% lower stiffness isachieved in experiment. Factors that might influence the result are discussed in the main text.Two analytical methods (Partial composite action (PCA) Method and Gamma Method) areutilized for hybrid beam without the splice connection. Although Gamma method is asimplified method, the results are similar with that from PCA method. Therefore, GammaMethod is reliable to be used for the hybrid beam without the splice connection in this thesisproject.In addition, it is found that the alignment of shear-key connectors, slip modulus betweenshear-key and notch, diameter of rod and the vertical distance between glulam and rod areconsidered as the main sensitivity parameters that would influence the structural behaviours for hybrid beams a lot.

Le but de cette thèse est donc de mettre en œuvre la méthode µPEEC pour évaluer, sans avoir recours à des simulations ni à des mesures, la réluctance de circuits magnétiques simples en 2D et ce, afin de prédire leur comportement électromagnétique dès les phases de conception. Cela revient à chercher le champ créé par un brin conducteur rectiligne placé dans une fenêtre ronde ou rectangulaire de circuit magnétique comportant ou non un entrefer. Cette étude s'inscrit dans le cadre d'une recherche plus vaste, visant à élaborer le circuit équivalent de transformateurs, avant la réalisation de prototypes, afin d'optimiser ces composants au sein de leurs applications. Avant d'atteindre ce but, différentes étapes ont été franchies progressivement, en s'aidant de solutions analytiques et de simulations par éléments finis pour valider nos approches. / The aim of this thesis is to implement the method μPEEC to assess, without using simulations or measurements, the reluctance of magnetic circuits and simple 2D to predict their behavior from electromagnetic design phases . It's just asking the field created by a blade straight conductor placed in a round window or rectangular magnetic circuit with or without an air gap. This study is part of a larger research aimed at developing the equivalent circuit of transformers, before prototyping to optimize these components in their applications. Before reaching this goal, several steps were taken gradually, with the help of analytical solutions and finite element simulations to validate our approaches.

This master thesis deals with analytical calculation of the various flange connections using theory of thin-walled bodies and axisymmetric assumptions. The calculation is demonstrated by one specific geometry configuration. Numerical finite element method was performed to verify analytical calculation model and also this method enabled more in-depth analysis of the prying effect which has negative influence on the bolt connection tensile load. Output from this analysis is prying point location function in plate thickness dependence and application this function into analytical calculation.

Internationellt sett är merparten av de dammbrott som ägt rum kopplat till grundläggningen. Det är oftast kopplat till att det finns osäkerhet i de rådande grundförhållandena. Som extra säkerhet, installerades bergförankringar som en åtgärd att behandla osäkerheterna i de rådande grundförhållandena. I Sverige är merparten av kraftverksdammarna uppförda mellan 1940-och1960 talet. Det var inte ovanligt att cementingjutna slakarmerade kamstål sattes under dammarna som en extra säkerhet. När dessa bergbultar installerades var kunskapen om dess verkningssätt begränsat, då teorier om bergbultens verkningssätt började utvecklas under 70- och 80-talet. Vid dimensionering av bergförankring till dammbyggnader i nutid tillämpas RIDAS, Kraftföretagens riktlinjer för dammsäkerhet, som är upprättade av de Svenska dammägarna. I RIDAS framgår att när det endast föreligger en risk för glidning får rostfri slak armering användas som bergförstärkning och dimensioneras enligt BBK, Boverkets handbok för betongkonstruktioner, kap 3.11 "kraftöverföring genom fog". Examensarbetets inledande del är en litteraturstudie som är inriktad på den forskning som har bedrivits rörande bergbultens principiella beteende när den går till brott. Vidare i litteraturstudien har en beräkningsteori som utvecklats av Holmberg (1991) vilken beskriver en bergbults bidrag till bärförmågan för en bergspricka studerats i detalj. Teorin har även jämförts mot experimentellt utförda skjuvförsök av bergbultar. Med hjälp av den teori som presenterades i litteraturstudien genomfördes en stabilitetsanalys av en betongmonolit i utskovsdammen på en typisk Svensk vattenkraftstation. Målet var att undersöka möjligheten för bergbultarna, som är installerade i berggrunden att samverka, med ett antaget horisontell sprickplan under dammbyggnaden. Det bidrag till bärförmågan som bergbultarna och bergsprickan utgör till totalstabiliteten jämförs med de krav som ställs i RIDAS. I slutet av arbetet förs en diskussion om de presenterade teoriernas förmåga att beskriva bultens bärförmåga under olika förhållanden samt hur en bergförankring bör utformas för att säkerställa dragbrott i bulten. Efter det ges förslag på forskning rörande bergbultning som kan utföras, för att bättre förstå bergbultens principiella beteende. / Internationally, the majority of dam failures that have occurred are related to the foundation. It is usually linked to the large uncertainty in the actual propertys of the foundation. A common measure was to install rock bolts as an extra precaution in the subgrade to handle the uncertainties of the subgrade. In Sweden, most of the hydroelectric dams were constructed between 1940 and 1960. It was not uncommon that cemented reinforced rock bolts were installed in the subsoil as an extra precaution. When these rock bolts were installed, understanding of their stress handling was limited, considering the fact that the theory of the rock bolts behavior was first studied between 1970 and 1980. The first part of this thesis is a thorough review of the literature which focuses on the research that has been conducted on the fundamental behavior of the rock bolt when it fails. In this study, a computational theory describing a rock bolts load contribution to a rock joint is presented, verified against experimental shear tests performed on rock bolts. In the design of rock anchoring to the construction of reservoirs in the present application RIDAS, Power Companies' guidelines for dam safety, the guidelines is formed by the Swedish dam owners. Accordingly to RIDAS where there is only a risk for a slide in a rock joint stainless untensioned rock bolts are allowed to be used fore support and dimension according to BBK, Boverkets handbok för betongkonstruktioner, kap 3.11 "kraftöverföring genom fog". Using the theory presented in the literature review, a stability analysis of a monolith on Långbjörn PowerStation was carried out. The goal was to explore the possibility of rock bolts installed in the subgrade to interoperate with a rock joints under the dam building. The load contribution of rock bolts and the rock joints has to overall stability is compared with the requirements of the Swedish power company’s guidelines for dam safety, RIDAS. At the end of the thesis, the presented theories’ applicability under different conditions and how a rock anchor should be designed to be as efficient as possible is discussed. In conclusion, suggestions for research that can be performed on bolting, to gain better understanding of the fundamental behavior of the rock bolt are presented.

Der innovative Verbundwerkstoff N-TRC (Nonwoven-Textile Reinforced Concrete) bestehend aus Carbonbeton (CRC – Carbon Reinforced Concrete) und betongetränktem Nadelvliesstoff (CSN – Concrete Soaked Nonwovens) ist in Form von Material- und Bauteilversuchen entwickelt und getestet worden. Nach der Ermittlung des eindimensionalen Druck- und Zugtragverhaltens des Materials sind verschiedene Konstruktionsvarianten eines Deckenträgers in 6-Punkt-Biegeversuchen untersucht worden. Die Bauweise mit N-TRC ermöglicht dabei die Herstellung dünner Querschnitte mit einer hohen Maßgenauigkeit und Anpassungsfähigkeit an räumliche Flächentragwerke. Des Weiteren weist der betongetränkte Nadelvliesstoff eine sehr feine Rissbildung und außergewöhnlich hohe Duktilität auf. Die untersuchten Bauteilabmessungen der Deckenträger reichen in der Spannweite von 3 bis 4,3 m und betragen in der Höhe 0,2 m und in der Breite 0,6 m. Die Bauelemente erreichen bei diesen Abmessungen Eigengewichte von 50 – 100 kg und übertreffen mit der experimentell ermittelten, maximalen Tragfähigkeit dabei die nominellen Gebrauchslasten um ein Vielfaches. Wie bei allen filigranen und leichten, aber sehr tragfähigen Tragstrukturen gehen diese Tragfähigkeiten mit hohen Verformungen einher, denen konstruktiv begegnet werden muss. Neben den experimentell durchgeführten Material- und Großbauteilversuchen sind analytische und mitunter relativ aufwändige numerische Simulationsmodelle entwickelt, auf die Bauteilversuche angewendet und untereinander verglichen worden. Dabei werden unter anderem mehrschichtige Carbonbewehrungen und das mehraxiale nichtlineare Spannungs-Dehnungsverhalten von Beton berücksichtigt, um das realitätsnahe Tragverhalten der Bauteile vom ungerissenen Zustand bis zum Zustand der abgeschlossenen Rissbildung abzubilden.

Schneckenradgetriebe sind aufgrund ihrer Verzahnungsgeometrie prädestiniert für Getriebeanwendungen mit diskontinuierlichem und schwingungsbehaftetem Betrieb. Bei hohen Momenten und geringen Drehzahlen stellt dabei die Zahnfußtragfähigkeit die primäre Auslegungsgrenze dar. Das Ziel der vorliegenden Arbeit lag in der Erhöhung der Genauigkeit der Berechnungsmethoden für die Zahnfußtragfähigkeit von Schneckenrädern, auch zur Steigerung des Volumennutzwertes dieser Getriebe. Hierzu wurden alle die Tragfähigkeit des Zahnfußes beeinflussenden Parameter durch eine Vielzahl von Experimenten und FE Simulationen untersucht. Dies schließt eine genaue Analyse der Geometrie von Schneckengetrieben, deren Fertigung und Einbausituation, die verwendeten Werkstoffe und deren Beanspruchung mit ein. Auf dieser Basis gelang neben der Entwicklung eines vergleichsspannungsbasierten analytischen Berechnungsverfahrens die Erstellung eines örtlichen Berechnungskonzeptes nach dem Kerbspannungskonzept. Hiermit konnte die Einschätzung der Zahnfußtragfähigkeit bei der Neuentwicklung und die Optimierung von Getrieben verbessert werden. / Worm gears are well suited for gearbox applications in environments with discontinuous conditions and mechanical vibrations. In the case of high torque and low speed, the tooth root strength is the primary design limit. The aim of the present paper is to improve the accuracy of the calculation methods for the tooth root strength of worm wheels. To reach this, all parameters which affects the strength of the tooth root were examined. This includes the geometry, the manufacturing, the materials and the stresses of worm wheels. Through this investigation, the development of a new analytical calculation method based on the equivalent stress concept could be done. Furthermore, a local calculation method based on the notch stress concept was developed. Thus, the forecast of the tooth root strength of worm wheels for redevelopment and optimization could be improved.

Thermische Gehäuseverkrümmungen spielen bei der Dimensionierung von radialen Spielen in Industriedampfturbinen eine große Rolle. Die zuverlässige Vorausberechnung der Gehäuseverkrümmung ist wichtig, um einerseits möglichst kleine Spiele und damit hohe innere Wirkungsgrade erzielen zu können und andererseits Schäden in Folge von Spielüberbrückungen auszuschließen. In der vorliegenden Arbeit wurde die Gehäuseverkrümmung mit analytischen Methoden und mit Hilfe von 3D-FE-Analysen untersucht. Eine neue semi-analytische Berechnungsmethode auf Basis eines Stufenkörpermodells wurde entwickelt. Damit lassen sich komplexe Geometrien und unterschiedliche thermische Randbedingungen berücksichtigen. Der Einfluss von Rotationsasymmetrien auf die Verkrümmung wurde mit Hilfe einer FE-Parameterstudie untersucht und in Form von Einflussfaktoren in das Modell integriert. Im Vergleich zu vereinfachten FE-Modellen und zu gemessenen Verkrümmungen an realen Turbinengehäusen zeigt das semi-analytische Modell eine gute Übereinstimmung. Weiterhin wurde das Verkrümmungsverhalten von Industriedampfturbinengehäusen mit Hilfe von 3D-FE-Analysen untersucht. Durch Abgleich von gemessenen und simulierten Temperaturen und Verformungen konnten Erkenntnisse zum Modellaufbau gesammelt werden. Da die thermischen Randbedingungen bei der Simulation von Gehäuseverkrümmungen von größter Bedeutung sind und Defizite beim Wissensstand zum Wärmeübergang erkannt wurden, sind umfangreiche Messungen des Wärmeübergangskoeffizienten durchgeführt worden. Damit wurde ein Beitrag geleistet, FE-Analysen zukünftig auch bei Dimensionierungs- und Auslegungsfragen einsetzen zu können.

This master’s thesis first deals with the theory concerning induction motor. It briefly desbribes the construction of three-phase induction motors, the generation of tractive force, power flow with loss distribution and also torque characteristic. In the next part an analytical calculation of the parameters of equivalent circuit for an existing induction motor with known dimensions is performed. After the calculation it is possible to find out the rated parameters of the motor, which makes it possible to further compare results with the values obtained by other methods. The next step was to create a model of the motor in RMxprt program, which is later also translated to ANSYS Maxwell 2D model. Simulations were carried out in both interfaces. As the next step the results obtained by the three methods are compared with measured values and also evaluated. The final part of the thesis focuses on the optimization of the magnetic circuit for higher frequencies. Efficiency of the modified induction motor is examined for higher frequencies using RMxprt Optimetrics and this procedure is performed for both default and alternative electrical steel materials.

Infrasound is undetectable by the human ear and excessive exposure may be a substantial health risk. Low frequency sound propagates through walls with minimal attenuation, making it difficult to avoid. This study interprets the results from both analytical calculations and simulations of pressure waves propagating through a wall in one dimension. The wall is thin compared to the wavelength; the model implements properties of three materials commonly used in walls. The results indicate that the geometry of the wall, most importantly the small ratio between wall width and wavelength, is the prime reason for the low levels of attenuation observed in transmitted amplitudes of low frequency sounds, and that damping is negligible for infrasound. Furthermore, a one-dimensional homogeneous wall model gives rise to periodicity in the transmitted amplitude, which is not observed in experiments. Future studies should prioritize the introduction of at least one more dimension to the model, to allow for variable angles of incidence.

This thesis describes proposal of a methodology for evaluating fatigue life of riveted joints. The first section summarizes the theory used to evaluate fatigue life, description of the structure of operation load spectra and construction principles for the design joints for optimum durability. The second part of the thesis focuses on the proposal of a methodology enabling analytical solutions in closed form suitable for the initial structural design and also numerical solutions for use in detailed analyzes of the structure. The applicability of the methodology is demonstrated on an example of analysis of a real structural detail and subsequent comparison of the analysis with available test results.