This volume covers the phases from design to manufacturing of a wind tunnel testsupport structure for a conceptual blended wingbodyUAV designed by KTH GreenRaven Project students. The innovative aircraft design demonstrates sustainabilitywithin aviation by utilizing a hybrid electricfuelcell propulsion system. The windtunnel test to be conducted at Bristol University will produce data to evaluate theaerodynamic properties of the model for design verification. The wind tunnel modelis a smallscaled1.5mspanmodel supported by struts that change the pitch andyaw angles during testing. An external force balance provided by Bristol Universitymeasures the loads and moments experienced by the model. The main requirementsfor the structure are to withstand the aerodynamic loads imposed by the model andto change the model’s orientation while maintaining wind speed during the test. Themaximum aerodynamic loads were provided in a matrix, the largest of which was usedas the load condition for the support equating to a 512N lift at 14◦ AOA. Trade studieswere conducted to determine the mechanisms to satisfy the requirements while stayingwithin budget. The chosen design for the support structure includes a circular baseplate constrained by a locking ring with positioning pins to change the yaw angle. Themain strut is mounted at the the center of the circular base plate. A hinge bracketat the top of the strut interfaces with another hinge bracket within the model viaa clevis pin. An electric linear actuator mounted downstream of the main strut isused to vary the pitch angle, with the center of rotation at the clevis pin. Once thedesign was finalized, finite element analysis was done to verify the structural stabilityof the design. The FEA results were compared to EulerBernoulliapproximations fordeflection. Manufacturing of the components was outsourcedwhile assembly andprogramming of the actuator was done inhouse. / Det här examensarbetet är en del av ett projekt som omfattar processen från designtill tillverkning av en vindstunnelstödstruktur för en konceptuell UAV av typenflygande vinge, designad av KTH Green Raven Projectstudenter.Den innovativaflygplanskonstruktionen visar hållbarhet inom flygindustrin genom att användahybridbränsleceller som framdrivningssystem. Vindtunneltest som genomförs vidBristol University kommer att producera data för att utvärdera de aerodynamiskaegenskaperna hos modellen för verifiering av designen. Vindtunnelmodellen är ennedskalad modell på 1,5 m som stöds av stag som ändrar anfallsochgirvinklarnaunder testningen. En extern mätsond från Bristol University mäter de krafter ochmoment som modellen utsätts för. De viktigaste kraven för konstruktionen är attmotstå de aerodynamiska lasterna som modellen påför och att ändra modellensorientering samtidigt som vindhastigheten bibehålls under testet. De maximalaaerodynamiska belastningarna tillhandahölls i en matris; varav den största användessom lastfall för stödet motsvarande en 512N lyftkraft vid 14◦ anfallsvinkel. Jämförandestudier genomfördes för att bestämma mekanismerna för att uppfylla kraven samtidigtsom de låg inom budgeten. Den valda konstruktionen för stödkonstruktionenbestår av en cirkulär basplatta som fixeras med hjälp av en låsring, och som harpositioneringsstift för att ändra girvinkeln. En huvudstång är monterad i mitten avbasplattan upp till ett gångjärnsfäste i modellen. Bakom detta sitter ett linjärt ställdonsom dras ut och skjuts ihop för att ändra modellens attityd med rotationscentrum viddet övre fästet på huvudstaget. När designen slutfördes gjordes en finit elementanalysför att verifiera dess strukturella stabilitet. FEAresultatenjämfördes med EulerBernoulliuppskattningarför utböjning. Tillverkningen av komponenterna överlätstill extern part, medan monteringen och programmeringen av ställdonet gjordesinternt.

In this thesis work a literature survey is done to collect published data for T-welded joints with a thickness of 5-12 mm, produced in high strength steel and treated with HFMI. In addition to this, large structures are researched. The data was evaluated in nominal stress and effective notch stress and compared with the recommended FAT value from the International Institute of Welding (IIW) for post-weld improved joints. It was concluded that not sufficient data exist for T-joints in high strength steel, especially steels of grades with yield strength greater than 450 MPa, and thicknesses of 5-12mm, neither does enough data exist for large structures. The recommended fatigue strength values from the IIW were compared. / I detta arbete så kommer en litteraturstudie att genomföras för att samla data om svetsade t- balkar med en tjocklek på 5-12 mm, av materialet höghållfasta stål och behandlade med HFMI. Stora strukturer kommer även att undersökas. Den samlade datan är utvärderad i nominell spänning och effective notch stress och jämförd med International Institute (IIW) of Welding för efterbehandlade svetsar. En slutsats är att det inte finns tillräckligt med data för svetsade t-balkar i höghållfasta stål med en tjocklek mellan 5-12 mm. Data om stora strukturer bör också utvecklas. De rekommenderade utmattningshållfasthets värden från IIW jämfördes.

No description available.

No description available.

Composite IsoTruss™ structures incorporate intersecting longitudinal and helical members. At the intersections, the fiber tows can be interwoven to achieve mechanical interlocking for increased joint integrity. Interlocking introduces gaps and curvilinear fiber paths similar to the crossovers in filament-wound structures, potentially facilitating local delamination within the members, thus reducing the strength and/or damage tolerance of the structure. Optimizing the interlocking pattern at the joints along with efficient consolidation minimizes these effects. Joint specimens were fabricated using a specially designed machine. Specific tow intersection patterns at the joint were: 1) Completely encapsulating the longitudinal member with the tows of the helical member; and 2) Interweaving the tows of the helical member with the tows of the longitudinal member. Consolidation was accomplished using: 1) a braided sleeve; 2) a coiled sleeve; 3) a sparse spiral Kevlar® wrap; 4) a polyester shrink tape sleeve; 5) twisting the entire bundle of longitudinal fiber tows; and 6) cinching the joints using aramid fiber. Ultimate compression strength and stiffness is directly related to the straightness of the tows in the longitudinal members at the intersections. An encapsulated joint reduces member strength by only 4.6%; whereas, an interwoven joint reduces member strength by 30.5%. The fiber paths of the longitudinal member in encapsulated joints are straighter than in interwoven joints, resulting in an average strength difference of 26.2%. Physical properties, strength, and stiffness show that consolidation quality directly affects performance. Consolidation using sleeves provides high quality consolidation, high strength, and high stiffness. Encapsulated joints consolidated using sleeves have an average ultimate strength and Young's modulus 34% and 21% higher, respectively, than encapsulated joints consolidated using other methods. Interwoven joints consolidated using sleeves have an average ultimate strength and Young's modulus 28% and 19% higher, respectively, than interwoven joints consolidated using other methods. Consolidating specimens using a braided sleeve yields the highest quality based on consistency, strength, and stiffness. Consolidating specimens by twisting the longitudinal member yields the lowest strength and stiffness. These conclusions will be applied to IsoTrussâ„¢ grid structure design and manufacturing technology.

The use of wind tunnel models for aerodynamic research is nowadays indispensable to aviation progress in the last years as aircrafts have become more complex. Wind tunnel model design and manufacturing has adopted many different processes and materials such as the use of a five-axis CNC; making this process a relatively long and expensive one. Composite materials offer a good trade-off between ease and cost of manufacturing compared to the more traditional methods, especially for in-house-built prototypes. This volume covers the different phases from design to manufacturing of a wind tunnel model for the MK18 conceptual blended wing-body UAV designed by KTH Green Raven Project students.The model is a down-scaled 1.5 meter span version with a belly-mounted two-strut support. The main structural requirements for the model are to withstand the aerodynamic loads obtained via CFD simulations. A mechanical interface for the support structure connection was designed. Carbon fiber reinforcement with an epoxy resin matrix was selected as the constituents for the airframe skins. A finite element model of the design was developed by using Abaqus to verify the overall structural behavior and stability. The manufacturing strategy of the airframe skins involved producing lightweight fiberglass molds out of CNC milled MDF male patterns and using vacuum infusion process to obtain the final carbon fiber parts. The internal structure members were manufactured out of different materials and processes from water-jet cutting of aluminum profiles to 3D-printed plastic components. The FEA study results showed that the model withstands the maximum loads with a high safety factor and a wing-tip deflection of less than 2\% of half the wingspan. The manufacturing of the molds turned out to be longer and more complicated than expected, but with overall good results. The composite skins came out with good mechanical and surface quality. The total weight of the model resulted in approximately 4.5 kg. Pressure taps were positioned and installed on the model skins. Their respective tubes routed in CAD to visualize the networking for manufacturing. This ensured proper placement to balance ease of installation with meaningful data collection. / Användningen av vindtunnelmodeller för aerodynamisk forskning är idag oumbärlig för flygets framsteg eftersom flygplan de senaste åren har blivit mer komplexa. Vindtunnelmodelldesign och konstruktion har använder många olika tillverkningsmetoder och material såsom femaxlig CNC; vilket gör processen relativt långsam och dyr. Kompositmaterial ger en bra avvägning mellan enkelhet och tillverkningskostnad jämfört med de mer traditionella metoderna, särskilt för egenbyggda prototyper. Denna rapport behandlar faserna från design till tillverkning av en vindtunnelmodell för en konceptuell blended wing-body UAV, MK18, konstruerad av KTH Green Raven Project­studenter. Modellen är en nedskalad version med 1,5 meter spännvidd som monteras på ett bukmonterat, tvådelat stöd. De viktigaste kraven på modellen är att kunna motstå de aerodynamiska belastningarna som beräknats via CFD­simuleringar. Den interna strukturen i modellen utformades för att integrera anslutningen med stödstrukturen. Kolfiber tillsammans med en epoxihartsmatris valdes som beståndsdelar för flygplanets skal. En finit elementmodell av designen utvecklades med hjälp av Abaqus FEA för att verifiera det övergripande strukturella beteendet och stabiliteten. Tillverkningsstrategin för flygplansskalet innebar att man tillverkade lätta glasfiberformar på CNC­frästa MDF­hanformar och använde en vakuuminfusionsprocess (VIP) för att erhålla de slutliga kolfiberdelarna. De inre strukturdelarna tillverkades av olika material och processer från bearbetning av aluminiumprofiler till 3D­utskrivna plastkomponenter. FEA­studieresultaten visade att modellen tål de maximala belastningarna med en hög säkerhetsfaktor och uppvisar en utböjning vid vingspetsarna på mindre än 2% av halva spännvidden. Tillverkningen av formarna visade sig ta längre tid och vara mer komplicerad än väntat, men gav övergripande goda resultat. Kompositskalet visade sig ha god mekanisk ytskvalitet. Modellens totala vikt blev under 5 kg. Hål för tryckmätning placerades också på modellens skal och rören drogs i en CADmodell för att visualisera nätverket för tillverkning. Detta säkerställde korrekt placering för att balansera enkelhet i installationen med meningsfull datainsamling.

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.

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.

The focus of this study is on potential damages to buildings resulting from expansive soils in Tanzania, particularly clay soils in Kibaha. For the fact that most of the affected structures are founded on expansive soils, a clear understanding of the behaviour of soils and their interaction with structures has been of interest to the study in order to evaluate properly the source of the problem.The geotechnical behaviour of expansive clay soils is investigated by looking into the geomorphologic, geological and climatic conditions and mineralogical composition of the soils in the study area.Two sites, representative of known problem-areas in Kibaha were selected for geotechnical tests. Geotechnical site investigation consisted of open trial pits, profile description and the collection of both disturbed and undisturbed samples. To extend and amplify the findings, supplementary samples were collected from the environs of the two sites.The collected samples were submitted to soil laboratories at KTH, ARU, SEAMIC and DIT for mineralogical composition tests, natural water content, density, Atterberg limits and swell tests. The results of this investigation indicate that soils in Kibaha contains clay (31%), have high liquid limit (59%) and plastic limit (37%) which indicate high potential swell.Since swell pressure, free swell and swell percent are key properties of expansive soils, the swell properties were measured by free swell tests and one-dimensional oedometer swell tests. The free swell ranged from 100% to 150% and the swell pressure was in the region of 45 kPa. The coefficient of linear extensibility (COLE) was determined for characterizing expansive clays. For all tested samples, COLE ranged from 0.09 to 0.14 indicating that soils fall in the region of high to very high expansion potential rating. The properties of expansive soils were confirmed by the x-ray diffraction test which showed the presence of smectite in the soil. Furthermore, total suction measurement technique using filter paper method indicated that the soils have high suction values, signifying that they have a tendency to swell upon wetting depending on plasticity of particular soil.The depth of the active zone was measured as a function of moisture variations in the profiles during two extreme weather conditions. The active zone depth was found to be between 1.0 and 2.0 m deep. Procedures to assess models to predict swell in the case study were outlined together with their validity.Vertical and horizontal spatial variability in selected soil properties was defined using geostatistical techniques through the fitting of variogram. The indicator semivariograms of both clay contents and free swell gave a range of 20 m horizontally and 1.0 m vertically, with the horizontal variograms exhibiting greater ranges than the dipping variograms.Physical conditions of the surveyed properties in the area confirmed that building damages are associated with poor building materials triggered by expansive soils. In support of the obtained data, the actual behaviour of the foundations was supplemented with prototypes of strip foundations whose performances were monitored over a period of four months. Finally, suggested are the ways forward to solve the problem of foundation on expansive soil / QC 20100824

Denna avhandling behandlar stegljudet i två trähus på campus i Växjö. Staden lyfts ofta fram som en bra förebild inom miljö- och klimatfrågor. Det kommunala fastighetsbolag som äger, förvaltar och bygger universitetets byggnader är intresserade av dessa frågor när nya hus ska byggas. De två senast byggda husen är byggda med trästomme, som anses vara ett bra miljöval. Framtida hus förväntas även de byggas med trästomme. Dessvärre lyfts ofta problem angående akustiken upp i hus med trästomme. Ett av de befintliga husen på universitetsområdet sägs ha problem med stegljud och fastighetsägaren vill att detta potentiella problem bör förbättras för framtida byggnader. Syftet med denna studie är att konstatera hur akustiken i en framtida universitetsbyggnad med trästomme bör uppfattas och vilka stegljudskrav som bör ställas på byggnaden för att upplevelsen ska vara tillfredställande. För att få den kunskap utförs en enkätundersökning och stegljudsmätningar av de befintliga husen för att kartlägga vad som uppfattas som en tillfredsställande ljudmiljö. / This thesis deals with the impact sound of two wooden buildings on the campus site in Växjö. The city is highlighted frequently as a good model on environmental and climate issues. The municipal real estate company that owns, manages and builds the university's buildings, is interested in these issues when building new houses. The two most recently built houses are constructed with wooden frames, which is considered a good environmental choice. Future house is also expected to be built with wooden frames. Unfortunately problems due to acustics are often raised. One of the existing houses at the university are said to have problems with its impact sound and the property owner want this potential problem to be improved for future buildings. The purpose of this study is to gain knowledge from two existing wooden houses in the area. To do this a survey investigating how the acoustics of the buildings are perceived is compared with measurement of impact sound measurements.