<p>I detta examensarbete har en metod för att utvärdera magnetiska minsvep utvecklats. Som beräkningsmodell används en SAM, Självgående Akustisk-magnetisk Minsvepare utvecklad av Kockums AB, ThyssenKrupp Marine Systems. I arbetet skapas en magnetisk modell för en SAM som beskriver sambandet mellan det alstrade magnetfältet och de utställda strömmarna. Vidare analyseras två olika metoder, multipolutveckling i prolata sfäroidala koordinater samt en uppsättning av dipoler, för att skapa en koncis modell över den magnetiska signatur som skapas av ett fartyg. Denna modell kan sedan användas för att optimera strömutstyrningen så att det genererade magnetfältet på ett så bra sätt som möjligt efterliknar det givna fartyget. Arbetet avslutas med att ta fram utvärderingsalgoritmer för tre olika typer av magnetiska minor.</p> / <p>In this Master's dissertation, a method to evaluate magnetic mine sweep is developed. As a calculation model, a Self-propelled Acoustic Magnetic Mine Sweep (SAM), developed by Kockums AB, ThyssenKrupp Marine Systems, is used. A model that describes the generated magnetic flux density from a SAM as a function of the feed current is developed. Furthermore, two methods to model the magnetic signature from a ship are employed; multipole expansion in prolate spheroidal coordinates and an array of magnetic point dipoles. Using these models makes it possible to optimise the feed current so that the magnetic flux density from a SAM is as similar to the ship’s signature as possible. Finally, algorithms to evaluate a mine sweep with respect to three different types of naval mines are developed.</p>

I detta examensarbete har en metod för att utvärdera magnetiska minsvep utvecklats. Som beräkningsmodell används en SAM, Självgående Akustisk-magnetisk Minsvepare utvecklad av Kockums AB, ThyssenKrupp Marine Systems. I arbetet skapas en magnetisk modell för en SAM som beskriver sambandet mellan det alstrade magnetfältet och de utställda strömmarna. Vidare analyseras två olika metoder, multipolutveckling i prolata sfäroidala koordinater samt en uppsättning av dipoler, för att skapa en koncis modell över den magnetiska signatur som skapas av ett fartyg. Denna modell kan sedan användas för att optimera strömutstyrningen så att det genererade magnetfältet på ett så bra sätt som möjligt efterliknar det givna fartyget. Arbetet avslutas med att ta fram utvärderingsalgoritmer för tre olika typer av magnetiska minor. / In this Master's dissertation, a method to evaluate magnetic mine sweep is developed. As a calculation model, a Self-propelled Acoustic Magnetic Mine Sweep (SAM), developed by Kockums AB, ThyssenKrupp Marine Systems, is used. A model that describes the generated magnetic flux density from a SAM as a function of the feed current is developed. Furthermore, two methods to model the magnetic signature from a ship are employed; multipole expansion in prolate spheroidal coordinates and an array of magnetic point dipoles. Using these models makes it possible to optimise the feed current so that the magnetic flux density from a SAM is as similar to the ship’s signature as possible. Finally, algorithms to evaluate a mine sweep with respect to three different types of naval mines are developed.

This thesis treats the control of sound synthesis of bowed string instruments based on physical modelling. The work followed two approaches: (a) a systematic exploration of the influence of control parameters (bow force, bow velocity, and bow-bridge distance) on the output of a physical model of the violin, and (b) measurements and analyses of the bowing parameters in real violin playing in order to model and parameterize basic classes of bowing patterns for synthesis control.First a bowed-string model based on modal solutions of the string equation is described and implemented for synthesis of violin sounds. The behaviour of the model is examined through simulations focusing on playability, i.e. the control parameter space in which a periodic Helmholtz motion is obtained, and the variations of the properties of the simulated sound (sound level and spectral centroid) within this parameter space. The response of the model corresponded well with theoretical predictions and empirical expectations based on observations of real performances. The exploration of the model allowed to define optimal parameter regions for the synthesis, and to map sound properties on the control parameters.A second part covers the development of a sensor for measuring the bow force in real violin performance. The force sensor was later combined with an optical motion capture system for measurement of complete sets of bowing parameters in violin performance.In a last part, measurements of the control parameters for basic classes of bowing patterns (sautillé, spiccato, martelé, tremolo) are analyzed in order to propose a realistic control of the sound synthesis. The time evolution of the bowing parameters were modelled by analytical functions, which allowed to describe and control simulated bowing patterns by a limited set of control parameters. For sustained bowing patterns such as détaché, control strategies for basic elements in playing (variations in dynamic level, bow changes) were extracted from exemplary measurements, and simple rules deduced, which allowed extrapolation of parameters to modified bow strokes with other durations and at different dynamic levels. / Denna avhandling behandlar styrning av syntes av stråkinstrument med tillämpningar inom fysikalisk modellering av musikinstrument. Problemet har angripits i två steg, först genom en systematisk undersökning av inflytandet av styrparametrarna i violinspel (stråkkraft, stråkhastighet, och avstånd stråke-stall) på utsignalen från en fysikalisk modell, följt av mätningar och analyser av stråkningsparametrarna i normalt violinspel med syfte att modellera och parameterisera grundläggande klasser av stråkarter för styrning av syntesen. En modell av interaktionen mellan stråke-sträng har utvecklats baserad på modal syntes och modellen har implementerats för syntes av violintoner. Modellen har utforskats genom simuleringar inriktade dels på spelbarheten, dvs. gränserna för den parameterrymd inom vilken en periodisk Helmholtz-rörelse erhålls, och dels på variationerna hos det syntetiserade ljudets egenskaper (ljudnivå och spektral centroid) inom detta parameterområde. Modellens egenskaper motsvarade väl de teoretiska prediktionerna och förväntade resultat från observationer av violinster. Utforskningen av modellen gjorde det möjligt att definiera optimala parameterområden för styrning av syntesen, och även avbilda ljudens egenskaper på styrparametrarna. En sensor för mätning av stråkkraften utvecklades för att kunna genomföra mätningar under normalt spel. Sensorn kombinerades senare med ett optiskt system för rörelseanalys vilket gjorde det möjligt att mäta kompletta uppsättningar av stråkparametrar under spel. Uppmätta styrparametrar för grundläggande klasser av stråkarter (sautillé, spiccato, martelé, tremolo) analyserades för att ge tillgång till realistiska styrförlopp av syntesen. Stråkningsparametrarna modellerades med analytiska funktioner, för att kunna beskriva och styra simulerade stråkningsförlopp med ett begränsat antal modellparametrar. För stråkarter med uthållna toner som détaché utvecklades styrstrategier för grundläggande element i spelet, som ändringar i styrkegrad och stråkväxlingar, utifrån mätningar på typfall. Enkla regler formulerades för att kunna extrapolera parametrarna till modifierade stråk med andra durationer och styrkegrader. / Cette thèse porte sur le contrôle de la synthèse sonore par modélisation physique des instruments à corde frottée. Il se base, d’une part, sur l’exploration systématique de l’influence des paramètres de contrôle (pression d’archet, vitesse de l’archet et distance au chevalet) sur le comportement du modèle, et d’autre part, sur la mesure et l’analyse du contrôle effectif qu’exerce l’instrumentiste afin de modéliser et paramétriser des modes de jeu typiques pour le contrôle de la synthèse. Un modèle de corde frottée basé sur la résolution modale de l’équation de la corde est d’abord présenté et implémenté pour la synthèse sonore du violon. Le comportement du modèle physique est ensuite examiné en effectuant un grand nombre de simulations et se concentre sur deux aspects : la “jouabilité", c’est-à-dire l’espace des paramètres de contrôle dans lequel un mouvement de Helmholtz périodique est obtenu, et les variations des propriétés du son synthétisé (niveau sonore et centroïde spectral) à l’intérieur de cet espace de paramètres. Un très bon accord a été trouvé entre, d’une part, le résultat des simulations et, d’autre part, les prédictions théoriques ou empiriques basées sur l’expérience des instrumentistes. Cette exploration systématique a permis de définir des régions optimales pour le jeu dans l’espace des paramètres de contrôle et de décrire quantitativement la correspondance entre les propriétés sonores pertinentes et les paramètres de contrôle. La deuxième partie de ce travail concerne la mise au point d’un capteur pour mesurer la force d’appui de l’archet sur la corde dans un contexte de jeu réel. Le capteur est ensuite combiné avec un système optique de capture du mouvement afin de mesurer les paramètres de jeu du violoniste. La dernière partie présente l’analyse des mesures de ces paramètres de contrôle pour des modes de jeu typiques (sautillé, spiccato, martelé, tremolo), afin de proposer un contrôle réaliste de la synthèse sonore. L’évolution temporelle des paramètres de jeu est modélisée par des fonctions analytiques, ce qui permet de décrire et de simuler différents modes de jeu par un nombre limité de paramètres. Pour les modes de jeu soutenus tels que le détaché, les mesures permettent de décrire des stratégies de contrôle pour des tâches typiques (variation de niveau sonore, changement de direction d’archet), et des procédures simples ont été déduites, permettant d’extrapoler les paramètres de contrôle afin de changer le niveau sonore ou la durée des coups d’archet. / QC 20100714. Gemensam forskarutbildning KTH och Universite Pierre et Marie Curie (Paris VI).

Today, there is an essential need for lightweight, energy-efficient, environmentally benign engineering systems, and this is the driving force behind the development of a wide range of structural and functional materials for energy generation, energy storage, propulsion, and transportation. These challenges have motivated the use of magnesium alloys for lightweight structural systems. Magnesium has a density of 1.74 g/cm3, which is almost 30% less than that of aluminium, one quarter of steel, and almost identicalto polymers. The ease of recycling magnesium alloys as compared to polymers makes them environmentally attractive, but their poor mechanical performance is the primary reason for the limited adoption of these alloys for structural applications. The Mg-Al-Zn alloy AZ91D exhibits an excellent combination of strength, die-castability, and corrosion resistance. However, its mechanical performance with regard to creep strength, for example, at evaluated temperatures is poor. Moreover, very little is known about the correlation between its mechanical properties and microstructural features. This thesis aims to provide new knowledge regarding the role played by microstructure in the mechanical performance of the magnesium alloy. The properties/performance of the material in relation to process parameters became of great interest during the investigation. An exhaustive characterisation of the grain size, secondary dendrite arm spacing (SDAS) distribution, and fraction of Mg17Al12 was performed using optical and electron backscatter diffraction (EBSD). These microstructural parameters were correlated to the offset yield point (Rp0.2), fracture strength, and elongation to failure of the material. It was proposed that the intermetallic phase, Mg17Al12, plays an important role in determining the mechanical and physical properties of the alloy in a temperature range of room temperature to 190°C by forming a rigid network of intermetallic. The presence of this network was confirmed by studying the thermal expansion behaviour of samples of the alloy containing different amounts of Mg17Al12. A physically based constitutive model with a wide validity range was successfully adapted to describe the flow stress behaviour of AZ91D with various microstructures. The temperature-dependent variables of the model correlated quite well with the underlying physics of the material. The model was validated through comparison with dislocation densities obtained using EBSD. The influence of high-pressure die-cast parameters on the distortion and residual stress of the cast components was studied, as were distortion and residual stress in components after shot peening and painting. Interestingly, it was found that intensification pressure has a major effect on distortion and residual stresses, and that the temperature of the fixed half of the die had a slight influence on the component's distortion and residual stress. / Numera finns det ett väsentligt behov av lätta, energieffektiva och miljövänliga tekniksystem. Detta behov är drivkraften för utveckling av ett brett utbud av material för energigenerering, energilagring, framdrivning och transport. Dessa utmaningar motiverade användningen av magnesiumlegeringar för lättviktskonstruktioner. Magnesium har en densitet på 1,74 g/cm3, vilket är ca 30% lägre än för aluminium, en fjärdedel av densiteten för stål och nästan i nivå med många polymerer. Då magnesiumlegeringar dessutom är lätta att återvinna, jämfört med polymerer, gör det dem miljömässigt attraktiva. Låga mekaniska egenskaper är den främsta orsaken till begränsad användning av dessa legeringar för lastbärande tillämpningar. Mg-Al-Zn-legeringen AZ91D uppvisar en utmärkt kombination av styrka, gjutbarhet och korrosionsbeständighet. Dess mekaniska egenskaper vid förhöjd temperatur, som tex kryphållfasthet, är låga. Dessutom är korrelationen mellan mikrostruktur och mekaniska egenskaper oklar. Denna avhandling syftade till att ge ny kunskap om mikrostrukturens roll för magnesiumlegeringars mekaniska egenskaper. Slutligen var materialets egenskaper i förhållande till processparametrar vid tillverkningen av stort intresse. En omfattande karaktärisering av kornstorleks-, sekundära dendritarmavstånds (SDAS)-fördelning och fraktion av Mg17Al12 utfördes med hjälp av optisk mikroskopering och diffraktion av bakåtspridda elektroner (EBSD). Mikrostrukturen korrelerades till sträckgränsen (Rp0.2), brottstyrkan och brottförlängningen. Det föreslogs att den intermetalliska fasen, Mg17Al12, spelar en viktig roll vid bestämning av legeringens mekaniska och fysikaliska egenskaper vid temperaturintervall från rumstemperatur upp till 190°C genom att bilda ett styvt nätverk av intermetaller. Uppkomsten av ett sådant nätverk stöddes genom en studie av den termiska expansionen av legeringen för olika fraktioner av Mg17Al12. En fysikalisk konstitutiv modell med ett brett giltighetsområde användes framgångsrikt för att beskriva det plastiska flytbeteendet hos AZ91D för olika mikrostrukturer. De temperaturberoende variablerna i modellen korrelerade ganska väl med materialets underliggande fysik. Modellen validerades genom att jämföra dislokationstätheten som predikterades av modellen och den med EBSD uppmätta dislokationstätheten. Påverkan av pressgjutningsparametrar på geometrisk tolerans och restspänning hos de gjutna komponenterna studerades. Vidare studerades geometrisk tolerans och restspänning av komponenter efter pening och målning. Intressant nog hade eftermatningsfasen en stor effekt på geometrisk tolerans och restspänningar. Dessutom hade temperaturen på den fasta formhalvan av verktyget även ett visst inflytande på komponentens geometriska tolerans och restspänning.