<p>This master thesis is intended to give an increased understanding of the stress state in an axle, which is assembled in one of Atlas Copco’s mountain drilling rigs. The main problems investigated were how the axle is affected when the bearing is worn, when the pretension is varied, and how to dimension the axle. Answers to these questions were found by using hand calculations, practical testing and with Finite Element analyzes. The dimensioning of the axle is currently based on the bending stress, but the author’s opinion is that the axle should be dimensioned considering the equivalent stress. Wear and pretension had large influence on the strain along the axle, but almost no influence on the shear stress and on the equivalent stress. Maximum equivalent stress occurs in the same place on the axle independently on wear and pretension, except for one case. This particular case is, however, not likely to occur. The maximum equivalent stress occurs inside the axle, at the hole which the pretension bolt goes through. This equivalent stress depends mostly on a shear stress concentration which occurs inside the axle. Theshear stress concentration was verified with a number of different FEM-models with various geometries, and with theory. The concentration depends on the geometry of the axle, and it occurs where the expansion bushings ends, but on the inside of the axle. The shear stress concentration is approximately two and a half time bigger than the stress on the outside of the axle. Finally a new design method is proposed which is based on the shear stress, that is recalculated into an equivalent stress.</p>

This master thesis is intended to give an increased understanding of the stress state in an axle, which is assembled in one of Atlas Copco’s mountain drilling rigs. The main problems investigated were how the axle is affected when the bearing is worn, when the pretension is varied, and how to dimension the axle. Answers to these questions were found by using hand calculations, practical testing and with Finite Element analyzes. The dimensioning of the axle is currently based on the bending stress, but the author’s opinion is that the axle should be dimensioned considering the equivalent stress. Wear and pretension had large influence on the strain along the axle, but almost no influence on the shear stress and on the equivalent stress. Maximum equivalent stress occurs in the same place on the axle independently on wear and pretension, except for one case. This particular case is, however, not likely to occur. The maximum equivalent stress occurs inside the axle, at the hole which the pretension bolt goes through. This equivalent stress depends mostly on a shear stress concentration which occurs inside the axle. Theshear stress concentration was verified with a number of different FEM-models with various geometries, and with theory. The concentration depends on the geometry of the axle, and it occurs where the expansion bushings ends, but on the inside of the axle. The shear stress concentration is approximately two and a half time bigger than the stress on the outside of the axle. Finally a new design method is proposed which is based on the shear stress, that is recalculated into an equivalent stress.

I detta examensarbete har reologiska egenskaper av färg studerats varav viskoelasticitet, rinning och utflytning har varit av huvudsakligt intresse. I denna studie presenteras metoder som förutser hur färg rinner vid industriell applicering med hjälp av data från reologisk mätningsutrustning. Studiens övergripande syfte är att förstå hur vattenbaserad färg beter sig vid sprutning på vertikala ytor. Målet med studien har uppfyllts då det har kunnat visas att det går att förutse hur färg rinner med en påläggningsmängd på 300 μm i vått tillstånd. Med hjälp av en reometer kunde mätdata insamlas för att bestämma ett värde på en graderad skala. Fördelen med att använda en graderad skala istället är att det då går att undvika en kostsam och tidskrävande fysisk applicering av färgerna. Ett så kallat ”Shear rate loop test”användes för detta ändamål med hjälp av en grafisk tolkning. Den utvecklade metoden gav information som söktes om färgen rann eller ej. Varianter av oscillationstester som 3ITT, amplitudsvep och frekvenssvep används för att bestämma elastiska (G’) och viskösa (G’’) egenskaper, vilket kunde åskådliggöra vilket beteende som var dominerade hos färgerna. Studien har utgått från mätdata av 28 stycken olikafärger. Studien har resulterat i två metoder som går att använda för att förutse rinning efter färgapplicering: Shear rate loop och 3ITT är metoderna. / The rheological properties of water-based paint have been studied and the parameters that were investigated were mobility, viscoelasticity, sagging and levelling. The methods that are presented in this study can predict sagging before the paint is applied on a vertical surface. The purpose of this study is to understand how different paints behave when sprayed on a vertical surface. The main goal in this study is to develop a method that can predict sagging when the wet condition is 300 μm. The rheometer gave measurement data that could be graded on a scale. Every paint had a value on this graded scale. A "Shear Rate Loop Test" was used to grade the paints after a graphical analysis. The development on the graded scale gives the right information whether the paint sags or not. Different types of oscillation tests were performed and these tests were 3ITT, amplitude sweep and frequency sweep. Elastic and viscous behaviour were measured and they illustrated what behaviour was dominating in the paints. 28 water-based paints were analysed and the methods for these paints can predict how they flow on a vertical surface.

The report is part of the development project run by Ingenjörsfirman Geotech AB, where some of the field investigations were carried out in collaboration with Bohusgeo AB. The aim of the thesis is to do field investigations with the new Vane Geotech Nova (Nova-vane) equipment, and compare the results with known and proven methods. The vane test is an in situ method that determines the undrained shear strength, for example for clay soils. Eight tests have been performed with the Nova-vane and they have been compared with the Nilcon-vane, an electronic Nilcon-vane, a CPT-probing and Direct shear tests in the laboratory. Parameter determination has been done with CRS-tests and ordinary laboratory routine examination. According to earlier research, the time for failure, waiting time and rotational speed are parameters that have been tested in order to know how they affect the evaluated shear strength in clay soils. Previous investigations from 1950 to 1990 show that the parameters mentioned above have a major impact on the evaluated shear strength. When comparing already known evaluation methods for the undrained shear strength, it has been found that the Nova-vane generates shear strength measurements are far too low. The reason why the Nova-vane shows lower undrained shear strengths than other methods may be due to a number of factors. The analysis of the tests shows that the rotation speed has not been constant, as the rotation is becoming faster and faster, the time to failure varies between a few seconds to several minutes over the recommended time to failure. Another major factor is the deviating angle compared to the vertical plane, the vane has been driven down with. In the eight tests, the rotational speed has been a difficult parameter to control. The electric engine used, a modified Geotech EVT 2000 electric vane instrument, could only apply different energies and are normally used for 22 mm probe rods. Which specific applied force on the rods generating the correct rotational speed, depends entirely on the properties of the clay. When 36 mm probe rods are used together with the electric engine the rotational speed is even more difficult to control. According to the SGF recommended standard from 1993 states that the time to failure of a vane test should be between 2 and 4 minutes, from the time the vane is activated. It primarily depends on the speed of rotation, which means that the time for failure was also a difficult parameter to control. The angle with which the Nova-vane is driven increases with depth to about 30° at 30 meters. While the angle of CPT-probing increases only 5° at 30 meters. The driven angle could have significance to the shear strength, although it is difficult to conclude what kind. The Nova-vane is the only vane borer that can measure which angle it is driven down with. The increasing angle is assumed to depend on the geometry of the instrument and not on the properties of the clay. The conclusion is that the measurement with the Nova-vane gives lower values than the other methods. However, the range of values proves only small differences down to the depth of 20 meters. The system as a whole is working with an acceptable accuracy, although a stronger engine and a more precise control of the engine speed is needed. More tests have to be done to determine how the Nova-system can be designed and how the investigation should be performed to get equal values as other proven methods. / Rapporten är en del av ett utvecklingsprojekt som drivs av Ingenjörsfirman Geotech AB, där viss del av fältundersökningar utförts i samarbete med Bohusgeo AB. Examensarbetets roll har varit att utföra fältförsök med den nya vingförsöksutrustningen typ Vane Geotech Nova (Nova-vingsond) för att sedan sammanställa och jämföra resultaten med redan kända och väl beprövade metoder. Vingförsöksmetoden är en in situ metod som bestämmer den odränerade skjuvhållfastheten i kohesionsjord. Åtta försök med Nova-vingsond har utförts och jämförts med Nilcon-vingar och eldriven Nilcon-vinge samt CPT-sondering och direkta skjuvförsök i laboratorium. Även CRS-försök och rutinundersökning i laboratorium har gjorts, för parameterbestämning. Enligt undersökningar i tidigare forskning har: tiden till brott, väntetiden och rotationshastigheten varit parametrar som testats för att se hur de påverkar den utvärderade skjuvhållfastheten i lerjordar. Tidigare forskning utförd mellan 1950 och 1990, visar att nämnda parametrar har en stor inverkan på den utvärderade skjuvhållfastheten. Vid jämförelser mellan Nova-vingsonden och andra utförda försök inom provtagningslokalen ger Nova-vingsonden lägre odränerad skjuvhållfasthet, vilket kan bero på flertalet faktorer. Analysen av försöken påvisar att hastigheten inte har varit konstant utan att rotationen blir allt snabbare, tiden till brott varierar mellan några få sekunder till flera minuter över den rekommenderade tiden till brott. Samt att neddrivningsvinkeln är avvikande från det tänkta vertikalplanet. I de åtta försöken har rotationshastigheten varit en svårstyrd parameter. Den elektriska rotationsmotorn som har använts är en modifierad Geotech EVT 2000. Den elektriska är dimensionerad för sondstänger med en diameter på 22 mm och har en effektinställning. Vilken rotationshastighet som den specifika effekten genererar beror helt på lerans egenskaper, vilket gör att rotationshastighet är svår att ställa in på rotationsmotorn, speciellt med 36 mm sondstänger. Tiden till brott för vingförsöksmetoden ska enligt SGF standard från 1993 vara mellan 2 och 4 minuter från dess att vingen aktiverats. Den beror framför allt av rotationshastigheten, vilket medför att även tiden till brott var en svårstyrd parameter. Nova-vingsonden visar en växande neddrivningsvinkel mot djupet, vid 30 meter cirka 30°, i jämförelse med CTP-sonden som endast ökade med 5° på 30 meter.  Neddrivnings-vinkeln kan ha betydelse för den erhållna skjuvhållfastheten, dock är det en svår att bestämma hur. Nova-vingsonden är den enda vingförsöksmetod som har en lodenhet. CPT-sonden har också en lodenhet, den gav mindre utslag. Neddrivningsvinkeln bero förmodligen på instrumentets geometri och inte på lerans egenskaper. För att kunna styra rotationshastigheten och på så vis tiden till brott behövs en utvecklad utrustning. Främst krävs en starkare motor som rotationshastgeten går att ställa in på, övriga komponenter anses vara tillräckligt noggranna, dock behöver viss systemutveckling ske. Slutsatsen blir att de utförda mätningarna med Nova-vingsonden visar lägre resultat än övriga bestämningar. Då det är många parametrar som har inverkan på resultatet, behövs fler undersökningar göras för att fastställa hur Nova-systemet ska konstrueras och hur försök ska utföras för att erhålla likvärdiga resultat som övriga metoder.

I detta examensarbete har reologiska egenskaper av färg studerats varav viskoelasticitet, rinning och utflytning har varit av huvudsakligt intresse. I denna studie presenteras metoder som förutser hur färg rinner vid industriell applicering med hjälp av data från reologisk mätningsutrustning. Studiens övergripande syfte är att förstå hur vattenbaserad färg beter sig vid sprutning på vertikala ytor. Målet med studien har uppfyllts då det har kunnat visas att det går att förutse hur färg rinner med en påläggningsmängd på 300 μm i vått tillstånd. Med hjälp av en reometer kunde mätdata insamlas för att bestämma ett värde på en graderad skala. Fördelen med att använda en graderad skala istället är att det då går att undvika en kostsam och tidskrävande fysisk applicering av färgerna. Ett så kallat ”Shear rate loop test” användes för detta ändamål med hjälp av en grafisk tolkning. Den utvecklade metoden gav information som söktes om färgen rann eller ej. Varianter av oscillationstester som 3ITT, amplitudsvep och frekvenssvep används för att bestämma elastiska (G’) och viskösa (G’’) egenskaper, vilket kunde åskådliggöra vilket beteende som var dominerade hos färgerna. Studien har utgått från mätdata av 28 stycken olika färger. Studien har resulterat i två metoder som går att använda för att förutse rinning efter färgapplicering: Shear rate loop och 3ITT är metoderna. / The rheological properties of water-based paint have been studied and the parameters that were investigated were mobility, viscoelasticity, sagging and levelling. The methods that arepresented in this study can predict sagging before the paint is applied on a vertical surface. The purpose of this study is to understand how different paints behave when sprayed on a vertical surface. The main goal in this study is to develop a method that can predict sagging when the wet condition is 300 μm. The rheometer gave measurement data that could be graded on a scale. Every paint had a value on this graded scale. A "Shear Rate Loop Test" was used to grade the paints after a graphical analysis. The development on the graded scale gives the right information whether the paint sags or not. Different types of oscillation tests were performed and these tests were 3ITT, amplitude sweep and frequency sweep. Elastic and viscous behaviour were measured and they illustrated what behaviour was dominating in the paints. 28 water-based paints were analysed and the methods for these paints can predict how they flow on a vertical surface.

Abdominal aortic aneurysm (AAA) is characterized by a bulge in the abdominal aorta. AAA development is mostly asymptomatic, but such a bulge may suddenly rupture, which is associated with a high mortality rate. Unfortunately, there is no medication that can prevent AAA from expanding or rupturing. Therefore, patients with detected AAA are monitored until treatment indication, such as maximum AAA diameter of 55 mm or expansion rate of 1 cm/year. Models of AAA development may help to understand the disease progression and to inform decision-making on a patient-specific basis. AAA growth and remodeling (G&amp;R) models are rather complex, and before the challenge is undertaken, sound clinical validation is required. In Paper A, an existing thick-walled model of growth and remodeling of one layer of an AAA slice has been extended to a two-layered model, which better reflects the layered structure of the vessel wall. A parameter study was performed to investigate the influence of mechanical properties and G&amp;R parameters of such a model on the aneurysm growth. In Paper B, the model from Paper A was extended to an organ level model of AAA growth. Furthermore, the model was incorporated into a Fluid-Solid-Growth (FSG) framework. A patient-specific geometry of the abdominal aorta is used to illustrate the model capabilities. In Paper C, the evolution of the patient-specific biomechanical characteristics of the AAA was investigated. Four patients with five to eight Computed Tomography-Angiography (CT-A) scans at different time points were analyzed. Several non-trivial statistical correlations were found between the analyzed parameters. In Paper D, the effect of different growth kinematics on AAA growth was investigated. The transverse isotropic in-thickness growth was the most suitable AAA growth assumption, while fully isotropic growth and transverse isotropic in-plane growth produced unrealistic results. In addition, modeling of the tissue volume change improved the wall thickness prediction, but still overestimated thinning of the wall during aneurysm expansion. / Bukaortaaneurysm (AAA) kännetecknas av en utbuktning hos aortaväggen i buken. Tillväxt av en AAA är oftast asymtomatisk, men en sådan utbuktning kan plö̈tsligt brista, vilket har hög dödlighet. Tyvärr finns det inga mediciner som kan förhindra AAA från att expandera eller brista. Patienter med upptä̈ckt AAA hålls därför under uppsikt tills operationskrav är uppnådda, såsom maximal AAA-diameter på 55 mm eller expansionstakt på 1 cm/år. Modeller för AAA-tillväxt kan bidra till att öka förståelsen för sjukdomsförloppet och till att förbättra beslutsunderlaget på en patientspecifik basis. AAA modeller för tillväxt och strukturförändring (G&amp;R) är ganska komplicerade och innan man tar sig an denna utmaning krävs de god klinisk validering. I Artikel A har en befintlig tjockväggig modell för tillväxt av ett skikt av en AAA-skiva utö̈kats till en två-skiktsmodell. Denna modell återspeglar bättre den skiktade strukturen hos kärlväggen. Genom en parameterstudie undersö̈ktes påverkan av mekaniska egenskaper och G&amp;R-parametrar hos en sådan modell för AAA-tillväxt. I Artikel B utvidgades modellen från Artikel A till en organnivå-modell för AAA-tillväxt. Vidare inkorporerades modellen i ett “Fluid–Solid–Growth” (FSG) ramverk. En patientspecifik geometri hos bukaortan användes för att illustrera möjligheterna med modellen. I Artikel C undersöktes utvecklingen av patientspecifika biomekaniska egenskaper hos AAA. Fyra patienter som skannats fem till åtta gånger med “Computed Tomography-Angiography” (CT-A) vid olika tillfällen analyserades. Flera icke triviala statistiska samband konstaterades mellan de analyserade parametrarna. I Artikel D undersöktes effekten av olika tillväxt-kinematik för AAA tillväxt. En modell med transversellt-isotrop-i-tjockleken-tillväxt var den bäst lämpade för AAA tillväxt, medans antagandet om fullt-isotrop-tillväxt och transversellt-isotrop-i-planet-tillväxt producerade orimliga resultat. Dessutom gav modellering av vävnadsvolymsförändring ett förbättrat väggtjockleks resultat men en fortsatt överskattning av väggförtunningen under AAA-expansionen. / <p>QC 20161201</p>