With the advent of hybrids and electric vehicles, the need for lightweight and highperformancematerials is growing. Sheet molding compound (SMC) is a compositemade of short and randomized  bers that o ers a substantial weight reduction andgood mechanical properties while meeting the demand for large volume production.This thesis aims to develop a constitutive FE model of the SMC used in the bodyin black of an autonomous vehicle.To extract its properties, several physical tests were performed on specimens madeof the above-mentioned material. Both the tensile and three point bending testsresults show that the material is not homogeneous and that its properties vary fordi erent directions. The damping ratio extracted from the vibration test is muchlower than in conventional structural materials like aluminum and steel.In the FE analysis, the material was modeled both as isotropic and orthotropic.After adjusting the Young's modulus, the isotropic model shows accurate resultsuntil 1200 Hz. On the other hand, without knowing in which directions the propertiesoccur, the orthotropic model is very limited.In conclusion, even though the properties were tailored speci cally for the specimen,the model might not correctly represent the material's behavior, being itsproperties not the same for di erent components. Therefore, it is more reasonableto use average data instead. / Tack vare en okad efterfragan av hybrid och eldrivna fordon, kommer ett storrebehov av lattvikts-och hogpresterande material. Sheet Molding Compound (SMC)ar en komposit av korta, randomiserade  brer som ger en vasentlig viktreduktion,liksom goda mekaniska egenskaper, samtidigt som det moter kraven fran hogvolymsproduktioner. Malet med detta examensarbete ar att utveckla en FE-modell for detSMC material som anvands for chassit pa ett sjalvkorande, eldrivet fordon.For att ta reda pa dess egenskaper, har era fysiska tester utforts pa prover gjort avovannamnda material. Bade dragprov och bojprov visar att materialet inte ar homogentoch att materialets egenskaper varierar i olika riktningar. Dampningsfaktornsom ar extraherad fran vibrationstesterna ar mycket lagre an for konventionella material,sa som aluminium och stal.I FE-analysen, var materialet modellerat som bade isotropt och ortotropt. Efteratt ha justerat E-modulen, visade den isotropa modellen mer korrekta resultat, upptill 1200 Hz. Dock ar den ortotropa modellen valdigt begransad, eftersom riktningarnafor de olika egenskaperna ar okanda.Som slutsats, aven om egenskaperna var justerade speci kt for detta prov, kan dethanda att modellen inte representerar materialets beteende korrekt, eftersom egenskapernainte kommer vara samma for alla komponenter. Darfor ar det mer rimligtatt anvanda genomsnittliga data istallet.

This study investigates duct mode propagation at outlets of traction motors, featuring an open fan air-cooled architecture. Both acoustical measurements and simulations are employed. Measurements are performed for two duct outlet geometries, a radial and a non-radial outlet, both combined with an equidistant and a non-equidistant blade fan. Specifically, six microphones are flush-mounted circumferentially at the entrance of each duct outlet (downstream of fan blade). Additionally, five microphones are placed circumferentially above the exit of each duct outlet. Measurements from both positions are utilized for circumferential mode reconstruction (CMR) of the acoustic near field. The radiated acoustic power of detected modes, from CMR analysis, is used for performance evaluation of different fan-duct outlet combinations. CMR analysis from measurements at the entrance of duct outlets, demonstrate that the non-radial duct outlet combined with an equidistant blade fan outperforms the rest combinations. The CMR analysis from measurements above the exit of duct outlets, reflects the effect of fan rotational speed. At low fan rotational speeds, the combination of the radial duct with equidistant blade fan is favorable. At high fan speeds, both outlets perform similarly with either duct outlet. The CMR analysis performed for all fan-duct outlet combinations employed, does not indicate significant acoustic coupling phenomena. Furthermore, acoustic simulation is implemented with the finite element software for acoustics, ACTRAN. The employed methodology is developed by MSC Software Corporation. Circumferential modes of different order, are injected at the entrance of the duct outlet geometry. The far field acoustic radiation, for each injected mode is calculated. A set of fifty variants of the baseline duct outlet is evaluated, with respect to major geometrical characteristics. The results accrued through finite element analysis confirm the validity of the employed methodology, on a qualitative basis. Overall, this work proposes experimental and computational methods, along with recommended practices for the evaluation of acoustic coupling in fan-duct outlet configurations.

Multi-body simulations are given more emphasis over physical tests owing toenvironmental, financial, and time requirements in the competitive automotive industry. Thus,it is imperative to develop models to accurately predict and analyse the system's behaviour.This thesis focuses on developing an air suspension model with Electronic Level Control thathas the ability to communicate with other air springs in a pneumatic circuit thus replicating thepneumatic connection in actual truck and regulate the ride height of the vehicle.To accomplish this, a comprehensive literature study is performed to identify an effectivecontrol variable to manipulate the air springs. This is done by understanding the working andthermodynamic principles of air suspension, understanding various Scania pneumaticconfigurations, and decrypting the working of the Electronic Level Control.Different methods for implementing the model through the identified control variable arediscussed. A brief explanation of the necessary physical tests performed to validate the modelis given. An extensive description of implementation of the static and dynamic model inADAMS through command batch script coding is provided.The developed static model is validated by comparing the results from simulations and the testdata. The axle weights have an error of maximum 6% and the pressure in the air springs havean error of maximum 9% which can be owed to neglection of hysteresis in the air springcharacteristics and using mean values to compare the data. The dynamic model is validated byaltering the ride height level and observing the response of the model. The results obtainedindicate the developed Electronic Level Control is able to regulate the ride height at the desiredlevel.The robustness of the model is validated by modifying the developed model for longitudinalpneumatic connection and for a truck with trailer model. The results indicate the developedmodel is capable to perform satisfactorily and conform to the Scania tolerance limits.Thus, an appropriate control variable for the air springs model is identified. Static and dynamicmodel to identify the suitable pressure in the air springs and thus, the force in the air springs isdeveloped which helped in drastically reducing the manual iterative work that was required. / Att utföra fysiska prov blir allt ovanligare då flerkroppssimulering blir allt vanligare påföretag. Det finns många skäl att implementera flerkroppssimulering under produktutveckling,bland annat kostnad, miljö och tidsskäl. Detta gör det väldigt fördelaktigt att utvecklatillförlitliga modeller inom flerkroppssimulering.Det här mastersarbetet fokuserar på utvecklingen av en modell av luftfjädring medelektronisk nivåreglering, som har möjligheten att kommunicera med resterande luftfjädrar pålastbilen. Syftet är att fritt kunna styra systemet individuellt för att uppnå nivåkontroll.För att kunna uppnå detta genomfördes en omfattande litteraturstudie med syfte attidentifiera en effektiv kontrollvariabel att använda för att manipulera luftfjädrarna. Arbetetinnefattar även ett avsnitt om de nödvändiga testerna som bör genomföras för att valideramodellen. En omfattande beskrivning av implementationen av den statiska och dynamiskamodellen i ADAMS med hjälp av ”command batch script” är också tillgänglig.Den statiska modellen är validerad genom att jämföra resultaten från modellen medverkliga testdata.Axeltrycket har ett fel på som högst 6%, och trycket i luftfjädern har ett fel på max 9%vilket troligen beror på att hysteres i luftfjädern har försummats, samt användandet avmedelvärden för jämförelse av data.Den dynamiska modellen är validerad genom att variera körnivån och samtidigtobservera hur systemet svarar. Resultaten indikerar att den elektroniska nivåkontrollen klararav att reglera färdhöjden tillfredställande.Hur robust modellen är utvärderas genom att modifiera modellen för olika typer av lasteroch förändringar i det pneumatiska systemet. Resultaten visar att modellen presterartillfredställande även vid modifieringen enligt Scanias krav.Denna uppsats visar alltså att en lämplig kontrollvariabel för luftfjädern är funnen. Denstatiska och dynamiska modellen kan användas för att identifiera ett lämpligt tryck i luftfjädernoch därmed är även kraften som krävs bestämd. Detta resulterar i en snabbareutvecklingsprocess där mindre iterativt arbete behövs för att utveckla ett system av detta slag.

Tyres are one crucial part for vehicles, as they are the only contact pointbetween the vehicle and the road. Intelligent tyres are a trending new subjectin the tyre industry. They are designed to monitor various tyre states and sendthis information to both drivers and remote servers. The master thesis focuseson the proposal of a real-time tyre monitoring system for fleet and autonomousvehicles. It includes developing a tyre wear model and analysis of the currenttyre pressure monitoring functionality by leveraging the connectivity of fleetvehicles equipped with a Volvo web cloud service. The tyre wear model indirectlymonitors the tread depth of the vehicles all four tyres by identifyingcharacteristics between worn and fresh tyres. The two characteristics are identifiedby monitoring and analyzing vehicle speed and braking signals. The twocharacteristics is input to a voting scheme which decides when a worn tyre isdetected. The test vehicle was a Volvo XC40 with three types of tyres: wintertyres, summer tyres and worn summer tyres. The wear model gives 90 %accuracy to 10 set of test data, randomly selected from all dataset at HälleredProving Ground (Sweden). The connectivity realizes the data transmissionfrom the raw data of onCAN and FlexRay signals stored in a Volvo web cloudservice to the tyre monitoring fleet system. The signals are filtered and resampled,leaving the required signals of the tyre pressure monitor system andthe tyre wear model. Two signals, Calibration Status and iTPMS Status, areused to perform a statistical analysis on tyre pressure by categorizing the calibrationstatus and the tyre pressure conditions.The project outcome is an interfacebuilt on MATLAB GUI for demonstration of vehicle identification andtyre health conditions, with the embedded tyre wear model and connectivity. / Däck är en viktig del för fordon, eftersom de är den enda kontaktpunktenmellan fordonet och vägen. Intelligenta däck är ett trendigt nytt ämne i däckindustrin.De är utformade för att övervaka olika däcktillstånd och skicka dennainformation till både förare och fjärrservrar. Examensarbetet är inriktat på ettförslag till ett däckövervakningssystem i realtid för fordonsflottor och autonomafordon och inkluderar en däckslitagesmodell och anslutning. Det inkluderaratt utveckla en slitagemodell och analys av den aktuella däcktrycksövervakningsfunktionengenom att studera Volvos fordonspark som är utrustade medVolvos webbmolntjänst. Däckens slitagemodell övervakar indirekt slitbanedjupetpå alla fyra däck genom att identifiera egenskaper mellan slitna och nyadäck. De två egenskaperna identifieras genom att övervaka och analysera fordonshastighet och bromssignaler. De två egenskaperna är inmatade i ett röstningsschemasom avgör när ett slitet däck upptäcks. Testfordonet var en VolvoXC40 med tre typer av däck, vinterdäck samt nya och slitna sommardäck.Modellen ger 90 % noggrannhet för 10 uppsättningar testdata, slumpmässigtvalda från alla dataset på Hällered provbana (Sverige). Anslutningen genomfördataöverföringen av rådata från onCAN och FlexRay-signaler lagrade ienVolvoswebbmolntjänst till däcksövervakningssystemet. Signalerna filtrerasoch samplas på nytt för att skapa de nödvändiga signalerna till däcktrycksövervakningssystemetoch däckslitagemodellen. Två signaler, kalibreringsstatusoch iTPMS-status, används för att utföra en statistisk analys av däcktrycketgenom att kategorisera kalibreringsstatus och däcktrycksförhållanden. Projektetsresultat är ett gränssnitt byggt på MATLAB GUI för demonstration avfordonsidentifiering och däcktillstånd. med inbäddad däckslitagemodell ochanslutning.

Modifying an aircraft must be done in a safe way such that the safe operation of the aircraft is not violated. Compliance must be shown towards certification and airworthiness regulations in order to install a modification and allow for commercial flight. Certification is a time-consuming process where damage tolerance analysis is a major part. The challenge for small and mid-sized companies is to simplify the damage tolerance methodology without diminishing the level of safety which is the top priority for aircraft operations. By utilizing proven methods and recommended theory with adequate conservatism, an mostly analysis-based methodology was developed which includes stress analysis, finite element methods and crack growth analysis. The resulting methodology provides the tools to estimate longitudinal and circumferential crack growth and the corresponding critical crack length that would cause a structural failure. This also enables the establishment of inspections intervals which are required for continued airworthiness. / Modifikationer och installationer på flygplan måste utföras på ett sådant sätt att flygplanets driftsäkerhet ej äventyras. Luftvärdighetsdirektiv måste uppfyllas för att en modifiering skall kunna installeras och flygplanet tas i kommersiell drift. Denna certifieringsprocess är tidskrävande och skadetoleransberäkningar utgör en stor del av den. Utmaningen för små och medelstora företag är att förenkla skadetoleransberäkningar till en hanterbar nivå utan att minska på flygsäkerheten då den är av högsta prioritet. Via användning av beprövade metoder och rekommenderad teori tillsammans med adekvat konservatism framtogs en metodologi huvudsakligen baserad på analytiska beräkningar för spricktillväxt och lastanalys. Den framtagna metodologin estimerar spricktillväxt i longitudinell och radiell riktning samt respektive kritiska spricklängd som bedöms kunna orsaka kritisk strukturell skada. Dessa beräkningar möjliggör även upprättandet av inspektionsintervall vilket är ett krav för bestående luftvärdighet.

Although free-space optical communication systems require to overcome demanding precision requirements for their optical payload, the photonics company mBryonics has taken on the challenge of designing a quantum key distribution telescope for an in-orbit demonstration mission on a CubeSat platform. A part of the task was formulated as a thesis project which is reported in this document. The approach was to first complete a comprehensive literature review, then compile a system requirement review document, carry out trade studies for different telescope components and, finally, run numerous finite element analysis studies which let to come up with an optimal system configuration. The project outcome was satisfactory – the optical payload structure was designed to be robust enough to endure harsh rocket launch and space environment while at the same time decoupling the essential telescope elements from temperature fluctuations and vibrations. / Optisk kommunikation via satelliter i omloppsbana ställer höga krav på precisionen i den optiska nyttolasten. Fotonikföretaget mBryonics har antagit utmaningen att utveckla ett teleskop som använder kvantnyckelfördelning och avser demonstrera detta på en CubeSat-plattform. En del av utvecklingen formulerades som ett examensarbete som presenteras i denna rapport. Arbetet omfattar en omfattande litteraturstudie, framtagande av ett krav/verifieringsdokument, en genomlysning av olika teleskopkomponenter och slutligen ett antal simuleringar med finita element analys för att finna en fullgod systemlösning. Projektresultatet var tillfredsställande – det optiska systemet bekräftades vara tillräckligt robust för att klara av de extrema belastningar som uppkommer under uppskjutning och i dess slutliga omloppsbana, genom att isolera kritiska teleskopkomponenter från termiska laster och vibrationer.

denna rapport har det tittats på olika sätt att viktoptimera en tvärbalk tillhörande en bottenram åt Siemens. Siemens arbetar med att skapa elgeneratorer med mycket hög effektivitet åt industrier. Dessa generatorer generar el upp till 2235 MVA.  Alla beräkningar har gjorts på SGT-800 Split Skid. På SGT 800 Split Skid bottenramen sitter en tvärbalk under gasturbinen. Bottenramen får sin last från två lager, ett i turbinen och ett i kompressorn. Tvärbalken lastas via en platta och pendelstöttor på flänsen.  Syftet med detta arbete har varit att titta på den tvärbalken och se ifall vikt kan sparas. Lastfallet som tittats på är en kombinationslast av gravitation och blade loss vilket innebär att ett rotorblad går av under användning.  Under arbetets gång har olika optimeringar gjorts, storleks, form och topologi. Ett materialbyte har också gjorts. Optimeringen har gjorts via programmet optistruct efter att ha fått modellen i abaqus och konverterat den till optistruct. Efter materialbyte och en kombination av topologi och storleksoptimering gjorts kan 39 % av vikten sparas. / This report looks at different ways to optimize a cross beam belonging to a base frame for the company Siemens. Siemens builds and analyses industry sized generators with high efficiency for industrial buyers. These generators can generate power up to 2235 MVA.All calculations have been made on the SGT-800 Split Skid model. The SGT-800 Split Skid base frame there is a crossbeam underneath the turbine. The crossbeam takes stress through a solid plate and pendulum supports on the top flange.The purpose of this report has been to see if the weight of the crossbeam can be optimized without compromising stress results. The load case used is a combination load consisting of gravity and blade loss. Blade loss is a load case where a rotor blade snaps during use.The cross beam was optimized using size, shape and topology optimization methods, and a material change was made. The optimization was done via the program optistruct after receiving a model in abaqus and converting it to optistruct. After the material change and a combination of size and topology optimization, the weight saved is 39 %.

It is very beneficial to minimize the weight of a ship as much as possible in order to reduce fuel costs. The weight depends a lot on the structural arrangment, which makes it the ship designers job to keep it lightweight. Design tools today are specialized for large ships and are expensive to use. Today, the company ASV Global who designs small craft vessels, uses large spreadsheet for their calculations and optimization. This report presents the development of a program that can build the structural model of small vessels, use regulatory rules to calculate the structural integrity and optimize the structural arrangement for the minimum weight. The program is coded in Python 3, using an object-oriented-programming approach. The code is designed to be highly modular as this project is just the beginning of the program and will acquire many updates and changes. All of the requirements of the program’s functionality are written by ASV. Two stiffened panels in different locations were modelled and validated against an already existing vessel. The rules that were used are from the standard ISO 12215, which are for small craft vessels of 2-24 meters. An optimization method was created and tested against one of the stiffened panels, which showed a possible weight reduction of 34%. The optimization method produces different combinations of the design variables, which are defined in vectors/lists by the user. Then an excel report is created that highlights the optimum solutions and other important information, using conditional formatting. / Det är mycket fördelaktigt att minimera fartygets vikt så mycket som möjligt för att minska bränslekostnaderna. Vikten beror mycket på strukturella arrangemanget, där det är fartygsdesigners jobb att göra det lättviktigt. Dagens designverktyg är specialiserade för stora fartyg och är dyra att använda. I dagsläget, för företaget ASV Global, som designar små fartyg, så använder dem stora kalkylblad för sina beräkningar och optimeringar. Denna rapport presenterar utvecklingen av ett program som kan bygga strukturella modeller för små fartyg, använda regler för att beräkna strukturell integritet och optimera strukturella arrangemanget för minimal vikt. Programmet kodas i Python 3 med hjälp av en objektorienterad-programmeringsmetod. Koden är utformad för att vara modulär eftersom detta projekt utgör bara början på programmet och kommer att få många uppdateringar och ändringar. Alla krav på programmets funktionalitet är skriven av ASV. Två förstyvade paneler på olika platser modellerades och validerades mot ett redan befintligt fartyg. Reglerna som användes är från standarden ISO 12215, som är för små fartyg på 2-24 meter. En optimeringsmetod skapades och testades mot en av de förstyvade panelerna, som visade en möjlig viktminskning på 34%. Optimeringsmetoden generar olika kombinationer av designvariabler, som definieras i vektorer / listor av användaren. Sedan skapas en Excel-rapport som markerar optimala lösningar och annan viktig information, med hjälp av villkorlig formatering.

The work presented in this thesis focuses on the numerical assessment of defects effect on potential boltless design for fuselage panels longitudinal joints, typically identified as High Load Transfer (HLT) configuration. Nowadays, the state-of-art joining technique for primary aircraft composite structures, such as fuselage barrels, is still mechanical fastening. This conventional approach limits the full exploitation of potential benefits, achievable by composite structures, in terms of weight and cost reduction. Therefore, alternative boltless joining technologies open new possibilities to further improve the airframe design of future aircraft generations. Two major techniques are currently under investigation, namely adhesive bonding and welding, which are employable to join thermosetting- and thermoplasticbased laminated composites, respectively. Nevertheless, difficulties in assessing the quality of joining line after manufacturing restrict the applicability of boltless joint to non load-critical structural components. This thesis aims to numerically evaluate the effect of manufacturing-induced defects, such as weak bond or disbond, on the overall performances of the structural configuration. Longitudinal joints of the fuselage of Airbus A350-XWB aircraft family are used as reference design, since they are currently carried out through single-lap bolted technique. To simulate an HLT joint, a Finite Element (FE) model of a Wide Single Lap Shear (WSLS) specimen, previously adopted as test setup during BOPACS (Boltless assembling Of Primary Aerospace Composite Structures) project, is implemented in the commercial FE software Abaqus. Damage modeling exploits the Cohesive Zone Model (CZM) approach, in which fracture energies drive damage initiation and evolution behavior. The computational loading scenario focuses on quasi-static non-linear analysis. To assess the influence of defects on joint load-carrying capability, three different classes of joining line are investigated, namely a brittle and a ductile adhesive for adhesive bonding application, and a thermoplastic polymer matrix for welding technology. Globally, all types of boltless joints experience ultimate strength reduction whenever damage occurs in the joining line, but each material exhibits a different decreasing trend depending on its inherent mechanical properties. In addition, two methodological approaches, which exploit only the numerical outcomes of FE quasi-static analyses, are proposed as predictive methods for fatigue response. Fatigue limits for a constant fatigue life are predicted by exploiting the Similarity Principle of stress peaks distribution. Constant Life Diagrams (CLDs) are numerically calculated by following a reverse algorithm based on experimental fatigue data extrapolated from BOPACS test campaign. On the other hand, fatigue initiation loads and fatigue lifetime are predicted by exploiting the Fatigue Crack Growth (FCG) approach and numerical integration of Paris’s law. Based on these investigations, it is finally concluded that predictions of fatigue response can be preliminarily assessed by exploiting numerical outcomes of quasi-static simulations, in conjunction with limited experimental data used as starting points. / Arbetet som presenteras i denna rapport fokuserar på numerisk analys av defekters inverkan på en potentiell bultfri konstruktion för längsgående fogar i flygplanskroppsrör. Dessa karakteriseras typiskt som HLT (High Load Transfer) konfigurationer. Den dominerande tekniken för sammanfogning av primär kompositstruktur i flygplan är fortfarande fogning med mekaniska fästelement. Sådan konventionell fogning begränsar dock det fulla utnyttjandet av kompositmaterialens fördelar, som möjligheten att bygga komplex geometri till låg vikt och kostnad. Alternativa bultfria sammanfogningstekniker öppnar nya möjligheter att vidareutveckla utformning av framtida flygplansgenerationer. Två huvudspår undersöks för närvarande; limning och svetsning; som kan användas för fogning av härd- respektive termoplastbaserade laminerade strukturer. Svårigheter att kvalitetssäkra sådana förband har dock hittills begränsat deras användning till icke-kritiska delar av flygplansstrukturer. Detta arbete avser numeriskt utreda konsekvenser av tillverkningsinducerade defekter som svaga eller ofullständiga fogar, på den totala bärförmågan hos lastbärande komponenter. Längsfogar i flygkroppen till Airbus A350-XWB används som referensfall, då de för närvarande utförs med ett enkelt överlappsförband. För att simulera en HLT koppling implementeras en finita elementmodell (FE) av ett WSLS prov (Wide Single Lap Shear), tidigare använt som testuppsättning inom projektet BOPACS (Boltless assembling of primary aerospace composite structures) i den kommersiella FE programvaran Abaqus. Skademodelleringen använder en “cohesive zone model (CZM)”, där energifrigörelse definierar skadeinitiering och -evolution. I beräkningsmodellen antas kvasistatiska materialegenskaper i olinjär analys. För att bedöma inverkan av defekter på fogens lastbärande förmåga, undersöks tre olika klasser av fogar; ett sprött och ett duktilt lim för limfogar samt en termoplastmatris för svetsfogar. Globalt uppvisar alla typer av adhesiva fogar en reduktion av brotthållfastheten om det finns defekter i fogarna, men olika material uppvisar olika reduktioner beroende på dess inneboende mekaniska egenskaper. I tillägg föreslås två tillvägagångssätt för uppskattning av utmattningsegenskaper som endast använder resultat från kvasi-statiska FE-analyser. Utmattningsgränsen för konstant livslängd uppskattas genom att utnyttja likhet mellan spänningstoppars fördelning. Diagram för konstant livslängd (CLD) beräknas numeriskt genom att följa en invers algoritm baserad på experimentell utmattningsdata från BOPACS testkampanj. Som komplement förutspås initiering av utmattningsbrott och utmattningsliv genom att utnyttja metoden Fatigue Crack Growth (FCG) och numerisk integration av Paris lag. Baserat på dessa undersökningar dras slutsatsen att utmattnigsegenskaper kan förutsägas utifrån numeriska resultat från kvasi-statisk analys där relativt begränsad experimentell utmattningsdata används som startvärden.

Steel is one of the most important engineering and construction material. It is used everywhere around us from making tiny nuts and bolts to massive cargo ships. It is a basic component in building societies and the development of mankind. The demand of steel is influenced by the population of the world and the per-capita consumption.