Användningen av trä som byggmaterial i stomsystem har ökat markant. I takt med att förfrågan ökar, blir det allt mer relevant att undersöka hur materialet kan utnyttjas optimalt. Av KL-träbjälklag som tillverkas idag, är majoriteten homogena och tillverkade av konstruktionsvirke med hållfasthetklass C24. Idag finns nya metoder på marknaden för att hållfasthetssortera konstruktionsvirke. Genom att sortera två hållfasthetsklasser samtidigt, är det möjlighet att erhålla ca 30 % C40 tillsammans med 69 % C24, alternativt 46 % C35 tillsammans med 54 % C18. Genom att utnyttja parallell sortering av två hållfasthetsklasser, skulle tillgängligheten av konstruktionsvirke med hög hållfasthet öka och därmed även möjligheten för bjälklag att tillverkas med högre hållfasthet i det yttersta lamellerna. Genom att använda styvare lameller i ytterkanterna, där störst belastning uppstår, uppnås bättre mekaniska egenskaper. Optimeringen skulle kunna leda till längre spännvidder eller tunnare element. Syftet med arbetet är att kartlägga dimensioneringsprinciper i byggnorm, standarder, handböcker och KL-trätillverkarnas rekommendationer med avseende på bjälklag. Vidare är syftet att påvisa prestandaförbättring hos elementen genom teoretiska beräkningar, där styvare virke utnyttjas i ytterlamellerna. Arbetet kommer även att belysa huruvida elementen kan optimeras med avseende på tjocklek och spännvidd. De element som har undersökts består av tre, fem och sju lameller. En jämförelse mellan KL-träskivor beståendes av enbart C24 och likvärdiga skivor med C40+C24 och C35+C18 har också utförts. Resultatet visar att bruksgränstillståndet är uteslutande dimensionerande vid dimensionering av bjälklag. De dimensionerade faktorerna varierar mellan första egenfrekvens och punktlastnedböjning. För skivor med tre skikt är punktlastnedböjning dimensionerande, medan för skivor med sju skikt är första egenfrekvensen dimensionerande. För fem skikt varierar det beroende på tjockleken på KL-träskivan och styvheten hos de yttre lamellerna. Tillverkare av KL-trä rekommenderar ofta mycket högre styvhet hos bjälklaget, än vad som rekommenderas av Eurokod. Södra och Setra har högst rekommendationer med hänsyn till styvhet, medan Martinsons rekommenderar högre första egenfrekvens. Stora Enso rekommenderar dimensionering enligt Eurokod 5. Resultatet visar att det teoretiskt är möjligt att öka spännvidden eller reducera tjockleken, om bjälklag tillverkas med styvare lameller i ytterskikten. Störst förbättring av prestanda erhölls för kombinationen C40+C24, men även C35+C18 uppvisar bättre resultat jämfört med ett homogent bjälklag med C24. En sjuskiktsskiva bestående av C40+C24 uppvisar den högsta förbättringspotentialen för att minska mängden material, där det är möjligt att minska tvärsnittet från 280 mm till 240 mm, motsvarande en tjockleksminskning på 14,3 %, samtidigt som de mekaniska egenskaperna upprätthålls. Vid undersökning av ökad spännvidd klarade samtliga KL-träskivor beståendes av styvare lameller i ytterkanterna av en större spännvidd, än KL-träskivor beståendes av enbart C24. Spännviddsökningen är beroende av KL-träskivans tjocklek och på överbyggnadens egenvikt. För C40+C24 ligger spännviddsökningen på 4,1-10,0 %, medan för C35+C18 ligger spännviddsökningen på 3,3-7,3 %. / The use of wood as a construction material has increased significantly in recent years. As demand for wood products grows, it becomes increasingly important to examine how the material can be used in a more efficient way.  Today, the majority of cross laminated timber (CLT) panels, including floor elements, are manufactured homogeneously, with all layers consisting of the same strength class, most commonly C24. However, studies have shown that with new technologies for strength grading, it is possible to yield higher amounts of C40 and C35. By grading two strength classes simultaneously, it is possible to yield 30% C40 and 69% C35, or 46% C35 and 54% C18. By using parallel grading, the availability of structural timber with high strength would increase, thus enabling the possibility to manufacture CLT floor panels with higher strength in the outer layers. By using laminations of a higher strength class for the outer layer, the stiffness of the panel increases. This optimization could lead to longer spans and thinner panels.  This thesis aims to investigate principles for designing CLT floor panels in regard to building codes, construction standards, handbooks and recommendations provided by CLT manufacturers in Sweden. It also investigates the potential improvements in mechanical performance, in terms of increased span length and decreased thickness of optimized CLT panels, by using laminations of a higher strength class in the outer layers. In the study, CLT floor panels made of three, five and seven layers were examined. A comparison was conducted between homogenous panels made of C24 and equivalent panels made of C40+C24 or C35+C18. The results show that designing a CLT floor panel is governed by the requirements of service limit state (SLS). The most common governing requirements are natural frequency and stiffness measured by point load deflection. The study shows that three layered CLT floor panels are governed by stiffness, while seven layered CLT floor panels are governed by natural frequency. For five layered CLT floor panels it varies depending on the thickness of the CLT panel and the stiffness property of the outer laminate.  Manufacturers often have higher recommendations regarding stiffness than recommended by Eurokod. Södra and Setra have the highest recommendations in terms of stiffness, while Martinsons has the highest recommendation regarding natural frequency. Stora Enso applies recommendations according to Eurokod.  With a CLT floor panel made of stiffer outer laminate, it is possible to increase the span or reduce the thickness of the panel. The best improvement in mechanical performance was obtained for panels consisting of C40+C24. Furthermore, panels of C35+C18 also shows enhancement, in comparison to panels made of C24. For a seven layered panel (consisting of C40+C24), the calculations show that it is possible to reduce the thickness from 280 mm to 240 mm, corresponding to 14,3% thickness reduction, while maintaining all mechanical performances. In regard to increased span, the calculations show that it is beneficial to use stiffer lamellas in outer layers. The increase in span depends on the thickness of the panel and the self-weight of the supplemented flooring. By combining C40+C24, the span could be increased by 4,1-10,0%, and by combining C35+C18, the span could be increased by 3,3-7,3%.

With increasing focus on electromobility many companies are developing vehicles powered by an electric energy source. Previously, engines used to be the most prominent source of noise in a traditional Internal Combustion Engine (ICE) vehicle. Although engines are optimized to produce lower noise levels, the wide frequency range of an engine makes the sound generated by them more acceptable and less annoying when compared to narrow frequency tonal noise exhibited by electric transmission systems. Moreover, structural vibrations and whine noise from electric powertrain is more prominent in absence of the masking effect from engines. Hence, Noise Vibration and Harshness (NVH) study of electric powertrain assembly is of paramount importance even though electric vehicles are quieter than their ICE counterparts. In this thesis, the electric powertrain used for running hydraulic systems in an excavator is analysed in order to study its vibro-acoustic characteristics and optimize the gear design for improved NVH performance. The main objective of this project is to simulate the vibrations generated by motor and gear transmission error excitations, and consequently propose optimization methods to reduce the gear whine noise. The powertrain has been analysed using Romax 2020.1, a drivetrain analysis software. Ansys 2020 R2 has been used as a meshing tool for generating FE mesh of gearbox and motor components. The motor excitation forces are calculated in Ansys Maxwell as a separate student thesis. These forces are then imported into Romax to study the behaviour of the powertrain due to motor excitation forces. Vibration analysis is carried out on the powertrain to understand the effects of various forces on its dynamic response. Further, design of experiments is carried out based on which micro geometry modifications of gear tooth are recommended to optimize the vibration response of the powertrain. / Med ökande fokus på elektromobilitet utvecklar många företag fordon som drivs av batteridrivna elmotorer. Tidigare var förbränningsmotorn den mest framträdande bullerkällan. Buller från förbränningsmotorer är dock mindre irriterade än från elmotorer, eftersom de är optimerade för att generera låga ljudnivåer med breda frekvensområden. Elektriska drivlinor har ett smalfrekvent tonalt brus som upplevs som irriterande. Dessutom är strukturella vibrationer och så kallat kuggvin från belastade kuggväxlar hos en elektrisk drivlina mer framträdande i utan maskeringseffekten från en förbränningsmotor. Detta betyder att vi behöver studera buller och vibrationer, på engelska kallat Noise Vibration and Harshness (NVH), hos elektriska drivlinor även om elfordon är tystare än sina föregångare. I det här arbetet analyserades den elektriska drivlinan som används för att driva hydraulsystemet till en grävmaskin. Drivlinans vibroakustiska egenskaper studerades och målet var att optimera kuggväxeldesignens NVH-prestanda. Huvudsyftet med detta projekt är att simulera vibrationerna som genereras av motor- och växeltransmissionsfelexcitationer och föreslå optimeringsmetoder för att minska växelljudet. Drivlinan har analyserats med hjälp av Romax 2020.1, en programvara för analys av drivlinor. Finita Element (FE)-programmet Ansys 2020 R2 har använts som ett meshverktyg för att generera beräkningsnät av växellåda och motorkomponenter. De motoriska excitationskrafterna beräknades i Ansys Maxwell som en separat studentuppsats. Dessa krafter importerades sedan till Romax för att studera drivlinans beteende på grund av motoriska excitationskrafter. Vibrationsanalys utfördes på drivlinan för att förstå effekterna, den dynamiska responsen, av olika krafter. Vidare genomfördes ett design av experiment baserat på vilka mikrogeometrimodifieringar av kugghjul som rekommenderas för att optimera drivlinans vibrationsrespons.

Friction and wear have been concerns to industrialists, scientists and environmentalist for several decades. Many robust models have been developed to address friction and wear and their dependency on various parameters. Numerous experiments have been conducted in the past to model friction and wear. In order to get the experimental results as close as to the real world, the construction of the scientific instrument has to be precise as well. There are several factors that influence the experimental results such as setup of the experiment, dynamics of the instruments etc. These need to be analysed, characterised and suppressed their influence on the experiments. The dynamics of the tribometer when two surfaces are in sliding contact consist of friction induced vibrations and vibrations that influence friction. It is highly complex to device a model which defines interplay of friction and vibrations together. To understand the effect of dynamics of tribometer on sliding contact, vibrations signals were examined. The data was collected by mounting vibrations sensors on the tribometer and the stiffness of the tribometer was modified by changing the spring fixed in the tribometer. The vibrations signals and coefficient of friction data were analysed. The result showed that changing the stiffness of the tribometer did not influence vibrations and coefficient of friction to observable extent, in fact, the vibrations signals were the interaction between the sliding surfaces. The coefficients of friction and vibrations signals for several experiments were similar. The interplay between the vibrations and friction was observed and the vibrations were more like induced vibrations rather than vibrations in the tribometer affecting the sliding contact. The results of experiments comply with by the previously established theories. As the sliding speed decreases, vibrations also decrease and coefficient of friction increases because of increment in the area of contact. This also shows that as vibrations reduces, coefficient of friction increases. The roughness of the pins after the experiments with 40 N/mm spring constant were higher than the ones with 20 N/mm and 120 N/mm, even though the experiment with 20 N/mm were run for a fewer hour. The roughness of the disc for experiment with 120 N/mm were higher than that of the 40 N/mm and 20 N/mm. The experiment with 20 N/mm is higher than 40 N/mm because experiment ran for fewer number of hours than 40 N/mm and 120 N/mm. The roughness results did not have observable patterns and therefore it was concluded that changing one of the components of the tribometer do not influence the experiment at microscale. / Friktion och slitage har varit bekymmer för industrimän, vetenskapsmän och miljöpartister i flera decennier. Många robusta modeller har utvecklats för att hantera friktion och slitage och deras beroende av olika parametrar. Många experiment har utförts tidigare för att modellera friktion och slitage. För att få de experimentiella resultaten så nära den verkliga världen, måste konstruktionen av det vetenskapliga instrumentet också vara exakt. Det finns flera faktorer som påverkar de experimentella resultaten såsom experimentets uppställning, instrumentens dynamik etc. Dessa behöver analyseras, karaktäriseras och undertrycka deras inverkan på experimenten. Tribometerns dynamik när två ytor är i glidkontakt består av friktionsinducerade vibrationer och vibrationer som påverkar friktionen. Det är mycket komplucerat att skapa en modell som definierar samspelet mellan friktion och vibrationer. För att förstå effekten av tribometerns dynamik på glidkontakten undersöktes vibrationssignaler. Data samlades in genom att montera vibrationssensorer på tribometern och tribometerns styvhet modifierades genom att byta fjäder som var fixerad i tribometern. Vibrationssignalerna och friktionskoefficientdata analyserades. Resultatet visade att ändring av tribometerns styvhet inte påverkade vibrationer och friktionskoefficient i en observerbar utsträckning, i själva verket var vibrationssignalerna interaktionen mellan glidytorna. Friktionskoefficienterna och vibrationssignalerna för flera experiment var likartade. Samspelet mellan vibrationerna och friktionen observerades och vibrationerna var mer som inducerade vibrationer snarare än vibrationer i tribometern som påverkade glidkontakten. Resultaten av experiment överensstämmer med de tidigare etablerade teorierna. När glidhastigheten minskar minskar också vibrationerna och friktionskoefficienten ökar på grund av ökningen i kontaktområdet. Detta visar också att när vibrationerna minskar så ökar friktionskoefficienten. Stiftarnas grovhet efter försöken med 40 N/mm fjäderkonstant var högre än de med 20 N/mm 120 N/mm, även om försöket med 20 N/mm kördes i färre timmar. Råheten hos skivan för experiment med 120 N/mm var högre än den flr 40 N/mm och 20 N/mm. Experimentet med 20 N/mm är högre än 40 N/mm eftersom experimentet pågick under färre antal timmar än 40 N/mm och 120 N/mm. Ojämnhetsresultate§n hade inga observerbara mönster och därför drogs slutsatsen att förändring av en av komponenterna i tribometern inte påverkar experimentet i mikroskala.

During the assembly of aircraft engines, some clearance is left in the rolling bearings mainly to reduce friction. However this clearance might allow the rolling element to vibrate during flight. Indeed, unwanted vibrations called non-synchronous vibrations (NSV) appear on the data recorded by the sensors on some development engines. NSV can be dangerous for the engine so they are closely monitored.  To prevent the appearance of the NSV, they are investigated by the engineers as soon as they appear during tests. The main source of the NSV is most likely to be the rolling bearings in the rotor because they induce a non-linear behaviour. The bearings of development engines were investigated on Finite Element Method (FEM) software for example but other methods could bring a contribution for the understanding of the NSV.  In this study, a multibody modelling software is used to try to model and explain the observed sub-synchronous vibrations considered as NSV. A model of the rotor of a prototype engine on a FEM software is provided and then reduced to be implemented in the new software. The behaviour of this new model is tested through modal analysis and response to imbalance.  Once the model is properly set, a parametric study is performed to see the effect of the thrust, gravity, imbalance weight and clearance on the system. It shows that clearance and gravity are key parameters while thrust and the imbalance weight have a minor impact on the NSV. This study has also helped to fix the parameters used to reproduce the NSV observed in the experiments.  Then, a second study focus on the influence of the clearance of the roller bearings on the NSV. This study defines a range of clearance that can be implemented on the engine to avoid the NSV. It also proved that the vibrations were very sensitive to a small change in the clearance values.  Finally, by studying the previous configurations, a link between the stiffness of the bearing and the occurrence of the NSV was established. In fact, the NSV appear only when the two roller bearings both have no stiffness because the clearance is not filled by the radial load. The rolling element is thus free to vibrate in its ring. It was noticed that the NSV has more chance to occur if it has already come out earlier in the run-up of the engine.  The multibody software is therefore perfectly able to reproduce the vibrations in a rotor. It is now a tool that can be used during the development process. / Vid montering av flygplansmotorer lämnas ett spelrum i rullningslagren främst för att minska friktionen. Detta spelrum kan emellertid tillåta att rullelementet vibrerar under flygning. Faktum är att oönskade vibrationer som kallas non-synchronous vibrations (NSV) visas på data som registreras av sensorerna på utveckling motorerna. NSV kan vara farligt för motorn och övervakas därför noggrant.För att förhindra uppkomsten av NSV utreds de regelbundet av ingenjörerna. Den huvudsakliga källan till NSV är troligen rullager i rotorn eftersom de inducerar ett icke-linjärt beteende. Lagren för utveckling motorer undersöktes till exempel med Finita Element-metoden (FEM) programvara men andra metoder skulle kunna bidra till förståelsen av NSV. I denna studie används en multibody-modelleringsprogramvara för att försöka modellera och förklara de observerade subsynkrona vibrationerna som betraktas som NSV. En modell av rotorn till en utveckling motor tillhandahålls i ett FEM-program och reduceras sedan för att implementeras i den nya mjukvaran. Beteendet hos denna nya modell testas genom modal analys och respons på obalans. När modellen är inställd utförs en parametrisk studie för att se effekten av dragkraften, gravitationen, obalansvikten och frigången i systemet.Den visar att frigång och gravitation är nyckelparametrar medan dragkraft och obalansvikt har en mindre inverkan på NSV. Denna studie har också hjälpt till att bestämma de parametrar som används för att reproducera NSV som observerats i experimenten. Därefter fokuserar en andra studie på inverkan av rullagernas frigång på NSV. Denna studie definierar ett intervall av spelrum som kan implementeras på motorn för att undvika NSV. Det visade sig också att vibrationerna var mycket känsliga för en liten ändring av frigångsvärdena.Slutligen, genom att studera de tidigare konfigurationerna, etablerades en koppling mellan lagrets styvhet och förekomsten av NSV. Faktum är att NSV endast visas när de två rullagren båda inte har någon styvhet eftersom spelet inte fylls av den radiella belastningen. Rullelementet är således fritt att vibrera i sin ring. Det märktes att NSV har större chans att inträffa om den redan sker tidigare i motorns start. Multibody-mjukvaran är därför perfekt för att reproducera vibrationerna i en rotor. Det är nu ett verktyg som kan användas under utvecklingsprocessen.

This report revolves around a project for Boliden which is a thesis work for a master in engineering within industrial design engineering. This project had a primary focus of developing a new mount for fire extinguishers that will be suspended on vehicles in Boliden's mines. The foundation of the project was an accident in Boliden's mine Aitik where a fire extinguisher exploded due to damages caused by the vehicle mount in combination with vibrations. The objective of the project is to identify the main problem with the vehicle mounts used today in Boliden's mines and solve it. The process used in this project is a fairly standard process that is separated into four phases; Context immersion, Ideation, Conceptual design and Final design. The last two stages focused on prototyping and testing to finalize the design, whereas the beginning of the process was trying to get a grasp of the problem. This included understanding the unique environment of the mines as well as getting to the bottom of the problem with the vehicle mount. Interviews and observations were conducted during a visit to Boliden's mine, Renström, in Skellefteå to investigate the problem. The conclusions from the Context immersion was that the main problem with the vehicle mounts was that they were not adapted for the mining conditions at all. A large number of vibrations and a lack of vibration damping for the mount was the leading cause for the damages on the fire extinguisher. This caused the vehicle mount to fail and in the process also damage the fire extinguisher. The solution to this problem turned out to be a more robust product using a stronger material with higher damping to suspend the fire extinguisher. This made the vehicle mount cope with the vibrations in a better way. A quick release mechanism was also implemented that assists with the vibration durability as well as make the fire extinguisher easy and fast to release. The fast release, as well as the ease of use, makes the vehicle mount adapted for emergencies as well.  The durability and the use of the new vehicle mount were reassured by a vibration analysis made in NX 12, as well as a short usability test. / Den här rapporten behandlar ett projekt för Boliden vilket också är ett examensarbete inom civilingenjör teknisk design med inriktning mot produktutveckling. Projektet har fokuserats på att utveckla en ny fordonshållare för brandsläckare som kommer användas på fordon i Bolidens gruvor. Grunden för projektet var en olycka i Bolidens gruva Aitik där en brandsläckare exploderade då den hade blivit skadad av fordonshållaren samt vibrationer. Syftet med projektet är att identifiera den underliggande problemen som finns med fordonhållarna samt ta fram en bättre lösning. Processen som användes i det här projektet är baserad på en normal designprocess som består av fyra faser. De sista två faserna i processen fokuserade på att prototypa och testa för att färdigställa designen, medan början av processen försökte problemet förstås. Det innebar att gruvmiljön som är unik var tvungen att utforskas samt att gå till botten med problemet med hållarna. För att göra detta gjordes främst ett besök till Renströms gruvan i Skellefteå där intervjuer och observationer utfördes. I slutet av Kontextfasen fastställdes det att huvudproblemet var att hållaren inte var tillräckligt anpassad för gruvmiljön. Den stora mängden vibrationer från miljön i kombination med en brist av vibrations dämpning för hållaren var orsaken till att skador uppstår på brandsläckare. Lösningen på problemet var en ny hållare som var mer robust samt att materialet som används för att hålla brandsläckaren var starkare samt hade högre dämpningsgrad. Ett snabblås lösning var också implementerad som också bidrar till ökad vibrationstålighet, den gör också att brandsläckaren går snabbt och enkelt att ta loss i nödsituationer. Hållbarheten samt användbarheten säkerhetsställs genom en vibrationsanalys utförd i NX 12 samt ett kort användartest.

The purpose of this study is to investigate the flue gas fan in Mälarenergi’s Unit 6 and try to find what is causing the vibrations increase. The Fast Fourier transform (FFT) method was used for this degree project. A comparison was made with previous studies using FFT in order to pinpoint the source of the problem with vibrations. After a possible source had been identified, a computational fluid dynamics (CFD) simulation was performed using ANSYS to visualize the problem. Two cases were simulated using two different turbulence models: the K-epsilon model and the Large-eddy simulation (LES) model. The result from the CFD simulations was compared with previous studies that used similar turbulence models. The flue gas fan’s high vibrations are most likely flow-induced. The simulation result indicates that LES model performed better than the Kepsilon model. The lack of validation in this degree work means that it is hard to know the accuracy of the model. Based on the simulation results the most promising solution seems to be inlet straighteners. / Syftet med studien är att undersöka rökgasfläkten i Mälarenergis Unit 6 och att försöka hitta vad som orsakar vibrationsökningarna. Fast Fourier transform metoden har används i detta examensarbete. En jämförelse har gjorts med tidigare studier som använt FFT metoden för att kunna urskilja källan till vibrationsproblemet. Efter en rimlig källa hittades så utfördes en CFD-simulering i ANSYS för att visualisera problemet. Två fall simulerades med två olika turbulensmodeller: K-epsilon modellen och Largeeddy simulation modellen. Resultatet från CFD-simuleringarna jämfördes med tidigare studier som använt liknande metoder.  Rökgasfläktens höga vibrationer är med störst sannolikhet flödesinducerad. Simuleringsresultatet indikerar att LES modellen utfördes bättre än Kepsilon modellen. Då det saknas en validering i form av flödesmätningar så är det svårt att säga hur lik modellen är med verkligheten. Baserat på resultatet från simuleringarna så verkar inloppsgaller vara den mest lovande lösningen.

Efterfrågan på höga byggnader ökar i städerna och eftersom hållbarhet är ett viktigt ämne i samhället har intresset för och användandet av trä i höga byggnader ökat de senaste åren. Träbyggnaders flexibilitet och låga vikt gör att svängningar orsakade av horisontella dynamiska vindlaster i bruksgränstillståndet kan uppfattas som störande av personer som vistas i byggnaden och därav bli styrande för dimensioneringen av byggnaden. I detta examensarbete studeras en hybridlösning som använder sig av en vertikalt bärande och horisontellt stabiliserande kärna av KL-trä samt byggs upp med lätta prefabricerade volymelement. Syftet med arbetet är att ta fram en lämplig uppbyggnad och studera dess dynamiska egenskaper samt studera hur förändringar av kärnans parametrar och uppbyggnad påverkar de dynamiska egenskaperna. Målet är att erhålla svar på maximalt antal våningar för respektive alternativ uppbyggnad samt utöka förståelsen på kärnans inverkan på byggnadens dynamiska respons. Byggnaden modelleras upp enligt fyra olika huvudstrukturer där Struktur 1 är byggnadens grundmodell enligt dess enklaste uppbyggnad, inom Struktur 2 varierar KL-träkärnans väggtjocklek, inom Struktur 3 varierar KL-träkärnans storlek och inom Struktur 4 adderas horisontalstabiliserande väggar till KL-träkärnan. I alla modeller antas volymelementen ej bidra till byggnadens globala stabilitet och därför modelleras de in som massor. De olika strukturerna modelleras upp i FEM-programvaran Robot Structural Analysis där en modalanalys utförs för att erhålla byggnadens egenfrekvenser och svängningsmoder. Därefter beräknas toppaccelerationen hos svängningarna, orsakade av dynamisk vind, på golvbjälklaget i byggnadens översta våning ut för hand för att jämföras mot komfortkrav i ISO 10137. Resultaten visar att byggnaden generellt sett har låga egenfrekvenser vilket beror på en förhållandevis hög massa och relativt låg styvhet hos strukturen. Struktur kan uppföras till 20 våningar under de förhållanden som använts i beräkningarna. Förändringar i kärnans tjocklek förstyvar byggnaden något vilket gör att Struktur 2 bör kunna uppföras ett par våningar högre. Förändringar i kärnans storlek visar sig ha en relativt stor påverkan på byggnadens styvhet och därför kan Struktur 3 uppföras till 24 våningar då kärnan är 25 % större i alla riktningar. För Struktur 1, 2 och 3 sker svängning först i y-led, sedan i x-led och sist som vridning kring z-axeln. För Struktur 4 visar sig styvheten påverkas mycket av att stabiliserande väggar adderas till kärnan, dock kan även svängningsriktningar för första och andra svängningsmod förändras och det bör kontrolleras så att problem med vridningssvängningar inte uppkommer. Om stabiliserande väggar läggs till i y-riktning, x-riktning samt del av fasad kan Struktur 4 uppföras hela 28 våningar, med förhållandevis god marginal. Som förslag på fortsatt arbete bör en statisk dimensionering utföras för att vidare utreda om uppbyggnaden är lämplig vad gäller bland annat tvärsnittstorlekar och infästningar. Dessutom bör det undersökas om och hur volymelementens styvhet kan användas för att bidra till strukturens globala stabilitet. Då kärnans storlek har en stor påverkan på byggnadens styvhet bör det utredas ifall lämpliga planlösningar kan arbetas fram med större eller till och med dubbel kärna för att sedan utföra en dynamisk dimensionering på strukturen. Då planlösningen enligt denna och andra studier bedöms ha potential för att bygga högt, vore en jämförelse av olika planlösningar intressant där förslagsvis byggnadens yttermått och form samt placering och antal stabiliserande KL-träkärnor varierar. / The demand on high-rise buildings grows in the cities and since sustainability is an important matter in today’s society, the interest for high-rise timber buildings has grown the past years. The flexibility and weight of timber buildings makes wind-induced vibrations in serviceability limit state an issue that can be deciding for the design of the building since people can find the vibrations disturbing. In this study, a building which uses a vertically load-bearing and horizontally stabilising CLT core and is built-up with light prefabricated volume elements. The objective of this study is to produce a suitable structure and study its dynamic properties and how changes of the core’s parameters and design may change the dynamic properties of the building. The goal is to find the maximum number of floors that can be built for each alternative structure and to expand the knowledge on how the CLT core impacts the dynamic response of the building. The building is modelled by four different main structures where Structure 1 is the building’s basic and most simple model, within Structure 2 the CLT core’s wall thickness varies, within Structure 3 the CLT core’s size varies and within Structure 4 horizontally stabilising walls are added to the core. In all of the models, the volume elements are assumed not to contribute to the global horizontal stability of the building which is why they are modelled as masses. The different structures are modelled into the FEM software Robot Structural Analysis where a modal analysis is being carried out to find the building’s natural eigenfrequencies and modes of vibrations. Subsequently, the top acceleration of the wind-induced vibrations is calculated on the floor slab of the top floor by hand to be compared to comfort limits in ISO 10137. The results show that the building has low eigenfrequencies in general, which is due to the structure’s relatively high mass and low stiffness. Structure 1 can be built up to 20 floors under the conditions used in the calculations. Changes of the core’s wall thickness stiffen the building which means that Structure 2 should be able to build a couple of floors higher. Changes in the size of the core have a relatively large impact on the rigidity of the building and therefore Structure 3 can be built up to 24 floors when the core is 25 % larger in all directions. For Structure 1, 2 and 3, swaying occurs first in the y-direction, second in the x-direction and third as twist around the z-axis. For Structure 4, the rigidity is greatly influenced when stabilising walls are added to the core. However, the direction of the first and second modes of vibration can change and it should be verified that problems with twisting oscillation does not occur. If stabilising walls are added in the y-direction, x-direction and part of the façade, Structure 4 can be built up to 28 floors with a relatively good margin. As a proposal for further work, a static design should be performed to further investigate whether the structure is suitable for e.g. cross-sectional sizes and connections. It should also be examined if and how the rigidity of the volumes can be used to contribute to the global stability of the structure. As the size of the core has a major impact on the rigidity of the building, it should be investigated if a suitable floor layout can be arranged with larger or even double cores and then perform a dynamic design on the structure. As the floor layout, according to this and other studies, is considered to have great potential when building high, a comparison of different floor plans would be interesting where e.g. the external dimensions and shape of the building, as well as the placement of the CLT core and number of cores can vary.

Finita elementmetoden (FEM) utvärderas för att i framtiden kunna undvika mycket av den fysiska provning som idag används vid optimering av maskininställningar, både vid införandet av nya maskiner men även på befintliga. Fräsmaskinen som granskas grovbearbetar fyrcylindriga vevaxlar under åtta bearbetningstempon. Resonansfrekvenser skulle kunna identifieras med hjälp av en FEM-modell och sedan undvikas genom att justera skärhastigheten. Litteraturstudien innefattar skärande bearbetning, vibrationer, svängningsteori och FEM. Modeller av vevaxlar ges av arbetsgivaren och egenfrekvensanalyser utförs i programvaran Abaqus för samtliga bearbetningstempon. Egenfrekvenser jämförs med den drivande frekvensen från fräsverktyget. Fräsning i vevaxelns egenfrekvens inträffar vid ett tillfälle, bearbetningstempo två. Vibrationerna antas inte påverkas i stor utsträckning på grund av fräsverktygets differentialdelade skär som gör att fräsning i egenfrekvens endast inträffar var sjätte skär. Vibrationsdata från arbetsgivaren visar även att vibrationerna är låga för bearbetningstempot. FEM-modellerna verifieras med fysiska experiment (slagimpulsprov) på fritt upphängd vevaxel och jämförs med resultat från FEM-analys för fri axel. Skillnaden i egenfrekvens mellan experiment och FEM-simulering är maximalt 5 %, vilket bekräftar modellernas tillförlitlighet. Vidare skapas en förenklad modell av fräsverktyget som analyseras angående egenfrekvenser i Abaqus. Egenfrekvenserna visar sig vara betydligt högre än högsta skärfrekvensen, vilket verifierar att bearbetning inte sker i verktygets egenfrekvens. Finita elementmetoden är en mycket lämplig metod för att fastställa egenfrekvenser och därmed undvika bearbetningsvibrationer som uppstår p.g.a. resonans. Fräsverktygens differentialdelade skär ger dock en ständigt varierande frekvens, vilket tyder på att vibrationerna i fräsmaskinen troligtvis inte orsakas av resonansfenomenet. / The finite element method (FEM) is evaluated with the purpose of avoiding time consuming physical testing which is currently used for optimizing machine settings, both in new and existing machines. The studied milling machine machines crankshafts through eight machining steps. Resonance frequencies could be identified with a FEM-model and then be avoided by adjusting the cutting speed. The literature study includes machining through cutting, vibrations, oscillation theory and FEM. Crankshaft models are provided by the employer and eigenfrequency analyses are carried out with the software Abaqus, simulating the crankshaft mounted in the milling machine during all machining steps. The eigenfrequencies are compared to the cutting frequency from the milling tool. Milling with eigenfrequency occurs during machining step two. The influence on the vibrations is assumed to be small due to the variable teeth spacing on the tool. The machine will therefore only be machining in eigenfrequency every sixth cut. Vibration data created by the employer also indicate that vibrations are low during the machining step. Verification of the FEM-models is conducted through physical experiments with impact hammer testing. The test is carried out on a freely hinged crankshaft and compared to the FEM-results for a constraint-free crankshaft. The difference in eigenfrequency between the impact hammer test and the FEM-analysis is a maximum of 5 %, which demonstrates the reliability of the model. Furthermore a simplified model of the cutting tool is made and analyzed for eigenfrequencies in Abaqus. The eigenfrequencies are shown to be higher than the highest possible cutting frequency which confirms that the cutting tool is not machining in its own eigenfrequency. FEM is a useful method for determining eigenfrequencies and thereby avoiding machining vibrations caused by resonance. However, due to the variable teeth spacing the cutting frequency is constantly changing for the operation, which indicates that the vibrations are not caused by the resonance phenomena.

Today high-rise timber buildings are more popular than ever and designers all over the world have discovered the beneficial material properties of timber. In the middle of the 1990’s cross-laminated timber (CLT), was developed in Austria. CLT consists of laminated timber panels that are glued together to form a strong and flexible timber element. In recent years CLT has been on the rise and today it is regarded as a good alternative to concrete and steel in the design of particularly tall buildings. Compared to concrete and steel, timber has lower mass and stiffness. A high-rise building made out of timber is therefore more sensitive to vibration. The vibration of the building can cause the occupants discomfort and it is thus important to thoroughly analyze the building’s dynamic response to external excitation. The standard ISO 10137 provides guidelines for the assesment of habitability of buildings with respect to wind-induced vibration. The comfort criteria herein is based on the first natural frequency and the acceleration of the building, along with human perception of vibration. The aim of this thesis is to identify the important structural properties affecting a dynamic analysis of a high-rise timber building. An important consequence of this study is hopefully a better understanding of the interactions between the structural properties in question. To investigate these properties and any potential interactions a so-called factorial experiment is performed. A factorial experiment is an experiment where all factors are varied together, instead of one at a time, which makes it possible to study the effects of the factors as well as any interactions between these. The factors are varied between two levels, that is, a low level and a high level. The design of a factorial experiment includes all combinations of the levels of the factors. The experiment is performed using the software FEM-Design, which is a modeling software for finite element analysis. A fictitious building is modelled using CLT as the structural system. The modeling and the subsequent dynamic analysis is repeated according to the design of the factorial experiment. The experiment is further analyzed using statistical methods and validated according to ISO 10137 in order to study performance and patterns between the different models. The statistical analysis of the experiment shows that the height of the building, the thickness of the walls and the addition of mass are important in a dynamic analysis. It also shows that interaction is present between the height of the building and the thickness of the walls as well as between the height of the building and the addition of mass. Most of the models of the building does not satisfy the comfort criteria according to ISO 10137. However, it still shows patterns that provides useful information about the dynamic properties of the building. Lastly, based on the natural frequency of the building this study recognizes the stiffness as more relevant than the mass for a building with CLT as the structural system and with up to 16 floors in height. / Idag är höga trähus mer populära än någonsin och konstruktörer runtom i världen har upptäckt de fördelaktiga materialegenskaperna hos trä. I mitten på 1990-talet utvecklades korslimmat trä (KL-trä) i Österrike. KL-trä består av hyvlade brädor som limmas ihop för att bilda en lätt och stark träskiva. På senare år har KL-trä varit på uppgång och idag anses materialet vara ett bra alternativ till betong och stål i framför allt höga byggnader. Jämfört med betong och stål har trä både lägre massa och styvhet. En hög träbyggnad är därför mer känslig för vibrationer. En vibrerande byggnad kan leda till obehag för de boende och det är därför viktigt att analysera byggnadens dynamiska respons då den utsätts för yttre belastning. Standarden ISO 10137 ger riktlinjer för att kunna utvärdera komfortkravet för byggnader med avseende på människors känslighet för vibrationer orsakade av vind. Komfortkravet i fråga jämför byggnadens första naturliga egenfrekvens med dess acceleration. Syftet med detta examensarbete är att identifiera de viktiga egenskaperna i en dynamisk analys av en hög träbyggnad. Förhoppningsvis leder det här examensarbetet till en ökad förståelse av samspelseffekterna mellan dessa egenskaper. För att undersöka dessa egenskaper och eventuella samspelseffekter genomförs ett så kallat faktorförsök. Ett faktorförsök är ett försök där alla faktorer varieras tillsammans, istället för en och en, vilket gör det möjligt att studera effekterna av faktorerna samt eventuella samspelseffekter. Faktorerna varieras mellan två nivåer: en låg nivå och en hög nivå. Ett faktorförsök använder sig av samtliga kombinationer av faktorernas nivåer. Försöket utförs med hjälp av programmet FEM-Design, vilket är ett modelleringsverktyg för FE-analys. En fiktiv byggnad modelleras med CLT som stomsystem och en dynamisk analys görs. Försöket analyseras ytterligare med hjälp av statistiska metoder och valideras enligt ISO 10137. Dessa steg upprepas enligt faktorförsöket. Den statistiska analysen av försöket visar att höjden på byggnaden, tjockleken på väggarna samt en ökad massa är viktiga i en dynamisk analys. Den visar också på en samspelseffekt mellan höjden på byggnaden och tjockleken på väggarna, samt mellan höjden på byggnaden och en ökad massa. Merparten av modellerna av byggnaden uppfyller inte komfortkravet enligt ISO 10137. Däremot går det att urskönja mönster som bidrar med viktig information om byggnadens dynamiska egenskaper. Avslutningsvis, baserat på byggnadens naturliga egenfrekvens framhåller den här studien byggnadens styvhet framför dess massa då byggnaden i fråga stabiliseras med KL-trä och har upp till 16 våningar.

Chatter vibration is a common problem for the manufacturing industry that limits the productivity, accuracy and surface quality of machined parts. This study is focused on the out of process methods, such as Stability Lobe Diagrams (SLD), that ensure the selection of the optimal cutting parameters in which the machining process is stable. Previous studies have found that the dynamic properties of the spindle change with the rotational speed. This fact can also affect the accuracy of the SLD predictions, since, the traditional structural dynamic tests such as the Experimental Modal Analysis (EMA) are carried out at static state. An alternative method for the calculation of speed - dependant SLD using a Contactless Excitation Response System (CERS) was proposed. The modal characteristics, such as natural frequencies and damping ratio were determined by EMA tests carried out at idle state whereas CERS measurements were performed at increasing rotational speeds up to 14000 rpm. Subsequently, the SLD at static and dynamic state were computed. Finally, it was concluded that there was not a significant variation of the dynamic properties and SLD prediction with spindle speed at the tested speed range (0 rev/min to 14000 rev/min). / Chatter är ett vanligt problem inom tillverkningsindustrin som begränsar produktiviteten och minskar noggrannheten och kvalitén på bearbetade ytor. Denna studie fokuserar på processkilda metoder, till exempel stabilitetsdiagram (SLD), vilka säkerställer valet av optimala skärparametrar för en stabil skärprocess. Tidigare studier har visat att spindelns dynamiska egenskaper är beroende av rotationshastigheten. Detta påverkar även noggrannheten vid skattningen av SLD eftersom traditionella strukturdynamiska tester, som experimentell modalanalys (EMA), utförs under statiskt tillstånd. En alternativ metod för bestämning av hastighetsberoende SLD med hjälp av ett beröringsfritt excitering- och svarssystem (CERS) föreslås. De modala egenskaperna, som till exempel egenfrekvens och dämpning, bestämdes med hjälp av EMA med stillastående spindel medan mätningar med CERS utfördes med ökad rotationshastighet upp till 14000 varv/min. Efter detta beräknades SLD för de båda fallen. Till sist drogs slutsatsen att testerna inte påvisade någon större skillnad, vare sig dynamiska egenskaper eller SLD skattning, för spindelhastigheter inom det testade intervallet (0 till 14000 varv/min).