Academic literature on the topic 'Egenfrekvens'

I detta examensarbete undersöks hur ett gantrysystem konstruerat i stål påverkas hållfasthets- och vibrationsmässigt av en längre räckvidd, samt hur en lösning skulle kunna konstrueras i ett alternativt material för ovanstående goda egenskaper. Arbetet är utfört på ett företag, vilket är världsledande inom tillverkning av industrirobotar samt el- och servomotorer. Gantrysystemet är ett system som har i uppgift att förlänga en svetsrobots arbetsområde i upp till tre dimensioner. Svetsroboten monteras på gantrysystemets ena axel och kan med dess hjälp förflyttas och arbeta kring svetsobjektet. Gantrysystemet har idag en begränsad räckvidd som önskas förlängas med 1m i ena riktningen, kallad x-riktningen. Balken som önskas förlängas kallas för x-balken. Dagens konstruktion har problem med vibrationer som uppstår under drift, vilka främst uppkommer vid hastiga inbromsningar. Vibrationerna medför väntetider för svetsroboten, då vibrationerna måste dämpas ut så att svetsroboten är i stabilt tillstånd då den fortsätter att svetsa. Syftet med detta examensarbete är att ge gantrysystemet en ökad prestanda genom att möjliggöra ett större arbetsområde för svetsroboten och alternativt i framtiden en högre transporthastighet. Dagens gantrysystem är en stålkonstruktion men önskas kunna konstrueras i ett alternativt material för att bredda konstruktions- och designmöjligheterna. För att besvara examensarbetets problemformulering har statiska FEM-analyser och frekvensanalyser utförts i Solidworks, samt enklare modellering i form av Single Degree of freedom system. Kompositmaterial har studerats som alternativt material, då materialtypen var ett önskemål från företagets sida samt utefter undersökningar har ansetts som lämpligt för sitt ändamål. Två kompositkoncept har resulterats, vilka har använts för att besvara problemformuleringen. Slutsatser från arbetet är att en förlängd x-balk i stål förvärrar vibrationsproblemen i olika grad beroende på studerat system medan hållfastheten inte försämras i någon större skala. En kompositbalk anses ha potential att uppnå hög hållfasthet och god vibrationsdämpning. Dock har inte kompositkoncepten visat sig vara lika styva som stålbalkarna och därmed har inte en förbättring av vibrationsmotståndet kunnat säkerhetsställas genom metoderna använda i detta arbete. Författaren av detta examensarbete rekommenderar därmed att läsaren ser detta arbete som en förundersökning och förordar i och med det vidare utveckling med slutsatserna från detta examensarbete som grund.

I det här examensarbetet har olika modelleringsantagandens påverkan på plattbroars och lådbalkbroars dynamiska egenskaper vid modellering av 3D-skalmodeller i FEM studerats. Delar av en bro som kan tänkas behöva någon typ av koppling har analyserats, liksom de kopplingar som är passande för sammanlänkningen av dessa delar. Studien har haft fokus på hur broarnas egenfrekvenser påverkas och hur broarna svarar på passage av höghastighetståg med avseende på accelerations- och förskjutningsamplituder för de olika modelleringsantagandena. De delar av en bro som studerats är kantbalk-konsol, konsol-broplatta, broplatta-stöd, lådbalk-broplatta och lastinföringspunkter-broplatta. Dessa delar har modellerats på olika sätt där till exempel förenklingar i modelleringen jämförts med modeller som är mer lika verkligheten. Resultatet visar att vid tågpassage ger vissa förenklingar från fall till fall responser som kan anses vara mer på den konservativa sidan. I övrigt är dock skillnaderna i respons sammantaget inte så stora. Resultatet visar också på att olika inställningar på kopplingar inte har så stor betydelse på studerade broars egenfrekvenser.

At the Division of Electricity at Uppsala university a project isconducted to develop a smaller wind turbine for conditions in theAntarctica. This is a part of a larger, international researchproject in the field of particle physics known as the Ariannaexperiment. The project consists of developing and installing avertical axle wind turbine of screwed Savonius type. A prototypeof this has been manufactured and installed 2016 in Antarctica forinitial testing and measurement.Wind turbines are subjected to complex and varied loads from windand rotation which gives rise to cyclical strain. The rotor bladesare particularly vulnerable, which imposes high material andconstruction requirements to avoid fatigue and failure, whichoften is caused by vibrations and oscillations. Vibrations can becharacterized in terms of the natural frequencies witch in shortmeans that the system, at specific frequencies, tend to oscillatewith increasing amplitude and at worst, resonate if these areexcited. How a complex design will behave by external periodicinterference is complicated to calculate analytically. Naturalfrequencies are therefore most often calculated using FEM-methodsand computer simulations.The aim of this thesis is to study how oscillating forces interactwith the natural frequencies and rotational loads for a specificSavonius wind turbine. How these are influenced by engineering,design and material selection. The goal is to draw conclusionsabout design and possible materials selection to avoid unnecessaryvibrations. Without this analysis, there is a risk of increasedwear and damage to the structure.The project includes such analysis of two different sizes of theSavonius turbine. A small 200x400 mm and a larger 1000x2000 mm.To understand the problem, a preliminary study of basic harmonicoscillation, strength of materials and of the existing prototypewas made. Following a requirement specification, somedelimitations were made so that the simulations would not be tooextensive. Subsequently, a minor design work was done to obtain 13different configurations of the turbine for simulation using FEM-methods.The result showed that none of the turbines rotational frequenciesis close to the turbine’s natural frequencies. However, accountmust be taken of cogging frequencies in the generator. These arewithin the range of the design's natural frequencies.All simulations of centrifugal force found that there isrelatively little tension at the selected maximum speed of 660 and132 revolutions per minute. However, as the results showed thatthe plates which are mounted between the rotor blades to providestability, creates greater stresses in the structure than thosewithout. Two proposals for the configuration of turbines have beenpresented in the report.

Det byggs mer och mer med prefabricerade håldäcksbjälklag vilka har stora dimensionerings och produktionsfördelar. Långa spännvidder och lätta bjälklag gör denna typ av konstruktion känslig för vibrationer och därför ställs konstruktörer idag inför en problematik som inte tidigare vanligtvis varit en dimensionerande faktor. Som en naturlig följd av detta är kunskapen inom området begränsad och förståelsen för denna typ av konstruktion vid dynamiska problem eftersatt. Hur håldäcksbjälklag beter sig vid små dynamiska laster, från mänsklig aktivitet på bjälklaget, och hur denna typ av problematik ska hanteras beräkningsmässigt behöver studeras. Vid statiska beräkningar antas bjälklaget vara enkelspänt men vid dynamiska beräkningar kan bland annat inte detta antagande göras då effekten från elementens sammankopplingar och eventuella pågjutningar påverkar bjälklagets styvheter och därmed dess dynamiska beteende. Dynamikproblem kan inte behandlas genom att studera enskilda element då bjälkaget måste hanteras som en sammanhängande enhet där kringliggande struktur påverkar hela bjälklagets dynamiska beteende. I detta arbete har fältmätningar i en befintlig byggnad, med excitering av en mänsklig analyser för att studera hur bjälklaget kan hanteras och dynamiska responsberäkningar. Fältmätningar har genomförts på tre olika bjälklagstyper där accelerationer har studerats i en mängd olika punkter. Accelerationer i fältmitt, intill upplagsväggar, parallella väggar och balkar har studerats för att leda till slutsatser kring hur bjälklagets styvheter påverkar dess dynamiska beteende. Dessa slutsatser kring uppmätta accelerationer har sedan legat till grund modeller kan representera verkligheten på ett godtagbart sätt beträffande dynamiska problem. Finita element-beräkningar för de tre olika bjälklagen har genomförts med varierande resultat, där det kunnat konstateras att komplicerade bjälklagsgeometrier med inslag av pelare, balkar och flera fack håldäckselement är svårt att beräkningsmässigt representera på ett bra sätt. Däremot har det visat sig att enkla bjälklagsgeometrier med endast ett fack håldäckselement upplagt på betongväggar kan representeras relativt väl. Parallella väggar har kunnat konstateras fungera som upplag med accelerationer av samma storleksordning som intill upplagsväggar. Dessutom har det visat sig genom mätningar och beräkningar att en pågjutning rimligen kan antas ha en uppstyvande effekt för bjälklaget. Däremot hur stor denna uppstyvande effekt är har inte kunnat konstateras, då detta skulle kräva andra typer av mätningar.

Because of the shortage of housing that effects Sweden and the increasing demands for sustainable building new solutions for construction needs to be developed. One solution to this problem is a loadbearing structure made out of crosslaminated timber. This type of material has a high prefabrication factor wich will shorten construction times and it’s environmental freindly. However there is one drawback with this type of loadbearing structure and that is that it’s sensitive to dynamic windforces. Until 1994 it was forbidden by law to build higher than two storeys with a loadbearing timber structure. Therefore the development in this area has fallen behind the development of steel and concrete structures. Because of the many advantages that this type of structure provides the area needs to be explored, developed and the knowledge must be spread to increase the use of crosslaminated timber structures. The purpose of this bachelor thesis is to examine what parameters that effect a buildings dynamic characteristics and how tall it is possible to build with the chosen dimension of the loadbearing structure.

Bilindustrin är i ständig utveckling och är väl medvetna om de ökande kraven från kundermed avseende på körkomfort och körupplevelse. Lastbilar med tunga laster är ofta utrustademed en påbyggnad, till exempel en låda för pallar och gods, en sopsamlare eller en stödram förbärning av timmer. SCANIA Bodybuilding Center utvecklar riktlinjer för val av olika typer avkarosseri, dvs typ av stödram och antal , fästpunkter. Målet med detta arbete är att utvecklaen bättre förståelse för hur det stödjande ramverket och dess infästningar i en lastbil påverkarrammens dynamik och sedan föreslå förbättringar till dessa riktlinjer.Viktiga parametrar som påverkar chassisdynamiken identifierades och beskrivs från början.Fysisk vibrationstestning av chassiet och påbyggnadsram med fasthållningsfäste utfördes vidi testrigg på Scania R&D. Frekvensresponsfunktionerna från mätningarna användes för attbestämma modala parametrar. Olika test utfördes genom att ändra parametrarna och upptagningenav mätningarna. Testresultaten användes för att studera egenfrekvenser egna frekvenser,modifieringsformer och dämpning i systemet. Även en ny metod för att bygga en dynamiskfinit element (FE) modell eller chassi och påbyggnadsram är presenterad i denna undersökning.Modalanalys av chassi-påbygnadsramssystemet gjordes för att studera FEMs egna frekvenseroch modeformer. Den föreslagna metoden för koppling av chassit och delramen i FEM är kritisktbedömd genom att korrelera FE-simuleringen med de experimentella resultaten. Baserat på deutförda experimenten och den numeriska simuleringen föreslås från experiment och numerisksimulering, föreslås nya rekommendationer med avseende på påbyggnadsanslutningarnas konfigurationi lastbil.
The automotive sector is continuously evolving and the companies are well aware of therising demands from customers with regard to driving comfort and experience. Trucks carryingheavy loads are often equipped with on-built bodywork, for example a box for pallets and goods, agarbage collector device or a supporting frame for carrying timber. SCANIA bodybuilding centredevelops guidelines for selecting different types of bodywork, i.e. the type of supporting frame,design and number of attachment brackets, attachment points. The purpose of this master thesisis to develop a better understanding of how the supporting frame and its attachments in a truckinfluence the chassis frame dynamics and to propose improvements to these guidelines.Major parameters influencing the chassis dynamics were identified and described from theoutset. Physical vibration testing of the chassis-subframe assembly was carried out at roadsimulator. The frequency response functions from the measurements were used to determinethe modal parameters. Several tests were performed by altering the parameters and recordingthe measurements. The results from the test cases were used to study and analyse the eigenfrequencies, mode shapes and damping in the system. Also, a new method to build a dynamicfinite element (FE) model of chassis and subframe is presented in this study. Modal analysisof the chassis-subframe assembly was done to study the eigen frequencies and mode shapes byFEM. The proposed method of coupling the chassis and the subframe is critically assessed bycorrelating the results from FE simulation with the experimental results. Based on the resultsfrom experiment and numerical simulation, new recommendations are proposed with regard tothe bodywork attachments’ configuration in the truck.

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).

This thesis of 15 hp has been implemented at Halmstad University, in collaboration with Saab Dynamics in Linköping. Saab Dynamics is a company operating in the defence industry where competition is tough. This necessitates new ways to increase efficiency in the company, which is the basis for this thesis. Saab Dynamics wants to introduce simulation driven design. Since Saab Dynamics engineers have little experience of simulation, required a user methodology with clear guidelines. Due to lack of time, they chose to assign the task to students, which resulted in this thesis. The aim of the thesis is to develop a methodology in mechanical design, where the designer uses the FE analysis early in the design process to develop the structures' mechanical properties. The methodology should be seen as a guide and a source of information to enable an iterative approach with FE-analysis, which is the basis of simulation-driven design. The iterative process of simulation driven design, which can lead to reduced lead times and cost savings in the design process. The work was carried out by three students from the mechanical engineering program between December 2014 and May 2015. Because of the scale of the project, it has been carried out by a total of three students with individual focus areas. The work has followed a self-developed method and the project began with theoretical studies of the topic to get an understanding of what has been done and what research in simulation driven design. Then conducted an empirical study on the Saab Dynamics in Linköping, in order to increase understanding of how the design process looks like. Meanwhile, sustainable development and ethical aspects has been taken into account. Much time has been devoted to investigate the possibilities and limitations of 3D Experience, which is Dassault Systèmes latest platform for 3D modelling- and simulation software. 3D Experience is the software, the methodology is based on. This thesis has resulted in a methodology for simulating at the designer level that the project team in consultation with the supervisor at Saab Dynamics managed to adapt to the company's requirements.

This thesis of 15 hp has been implemented at Halmstad University, incollaboration with Saab Dynamics in Linköping. Saab Dynamics is a companyoperating in the defence industry where competition is tough. This necessitatesnew ways to increase efficiency in the company, which is the basis for this thesis.Saab Dynamics wants to introduce simulation driven design. Since SaabDynamics engineers have little experience of simulation, required a usermethodology with clear guidelines. Due to lack of time, they chose to assign thetask to students, which resulted in this thesis.The aim of the thesis is to develop a methodology in mechanical design, wherethe designer uses the FE analysis early in the design process to develop thestructures' mechanical properties. The methodology should be seen as a guide anda source of information to enable an iterative approach with FE-analysis, which isthe basis of simulation-driven design. The iterative process of simulation drivendesign, which can lead to reduced lead times and cost savings in the designprocess.The work was carried out by three students from the mechanical engineeringprogram between December 2014 and May 2015. Because of the scale of theproject, it has been carried out by a total of three students with individual focusareas.The work has followed a self-developed method and the project began withtheoretical studies of the topic to get an understanding of what has been done andwhat research in simulation driven design. Then conducted an empirical study onthe Saab Dynamics in Linköping, in order to increase understanding of how thedesign process looks like. Meanwhile, sustainable development and ethicalaspects has been taken into account.Much time has been devoted to investigate the possibilities and limitations of 3DExperience, which is Dassault Systèmes latest platform for 3D modelling- andsimulation software. 3D Experience is the software, the methodology is based on.This thesis has resulted in a methodology for simulating at the designer level thatthe project team in consultation with the supervisor at Saab Dynamics managed toadapt to the company's requirements.

Vibrations in staircases have during the last decades become an important issue in design. The main reasons are current architectural trends aiming for innovative, slender and high staircases, together with developments in material properties and building technique, making these aims possible. The improved material properties and slender design of the staircase makes the structure lightweight and have great impact on the flexibility and dynamic performance of the staircase. This have resulted in that vibration serviceability criteria increasingly often are becoming governing in design. The performance of staircases in serviceability under dynamic loads is however very hard to predict. In many cases hand calculations will not be sufficient, and a computerized model, e.g. a finite element model, need to be created. Creating a finite element model that performs well when subjected to dynamic loads is however not simple. Especially boundary conditions, connections and the effect of non-structural elements are hard to adequately represent. The formulation of the load is also a complex question. The main dynamic load that staircases are subjected to, that causes uncomfort for the user, is the load that the user themselves apply on the structure, when ascending or descending.  The main part of this master thesis project is a case study of two lightweight, steel staircases. To form a basis for the case study, current research have been summarized in a literature survey. An introduction of elementary dynamics is also made for less conversant reader. The literature survey reviews previous research about loads introduced by humans and how these can be formulated, both for single human excitation and group loading. How vibrations arise and how humans percept vibrations is also reviewed. The view and recommendations of standards and regulations about load formulation and vibration acceleration limits is presented. Recommendations in research for finite element modeling of staircases and dynamic loads is also reviewed. The case study consists of measurements and analyzing of finite element models of the staircases. Measurements of vibrations and the dynamic response of the staircases under human introduced loads have been conducted. The human introduced loads included are an impulse load created by a jump, ascent at a moderate pace of a single subject and descent at a moderate pace by a single subject. The measurements have been recreated in finite element models. Different modeling choices and formulations for ascending, descending, and impulse loads are studied.  The aim is to investigate how different modeling choices in connections, boundary conditions and adjacent structure, affects the natural frequencies and mode shapes of the staircase. Different load formulations for the loads are analyzed, both for the impulse load and for the loads created by a subject ascending and descending. With these results as a basis, some general recommendations about construction a finite element mode of a staircase and achieving appropriate load formulation for dynamic loads are made.
Vibrationer i trappor har under de senaste årtiondena blivit en viktig fråga vid projekteringen av trappor. De främsta anledningar är dagens arkitektoniska trender som eftersträvar innovativa, slanka och långa trappor, tillsammans med utveckling i material egenskaper och förbättrade byggmetoder som möjliggör dessa trender. De förbättrade materialegenskaperna samt den slanka designen av trappan gör konstruktionen lätt och har stor påverkan på styvheten samt det dynamiska gensvaret hos trappan. Detta har resulterat i att vibrationer i bruksgränstillståndet allt oftare är dimensionerande i designen av trappan.    Responsen under dynamiska laster i bruksgränstillståndet hos trappan är dock väldigt svårt att förutbestämma. I de flest fall är handberäkningar inte tillräckliga för att förutsäga detta beteende och en dator modell, t.ex. en finita element modell, behöver utvecklas. Att utveckla en finita element modell som genererar tillförlitliga respons är dock inte enkelt. Speciellt randvillkoren, kopplingar och effekten av icke bärande element är svårt att modellera tillförlitligt. Hur man formulerar lasten kan också vara en svår fråga. Den främst dynamiska lasten som trappor utsätts för som skapar obekväma vibrationer för användaren, är också skapade av användaren själv eller andra användare som går upp eller ner i trappan.  Huvuddelen av detta arbete består av en fallstudie av två lätta ståltrappor. För att få en bas för fallstudien har rådande forskning gåtts igenom och summerats i en litteraturstudie. En introduktion av grundläggande dynamik har även gjorts för den mindre insatta läsaren.  Litteraturstudien har gått igenom forsning om dynamiska laster orsakade av människor och hur dessa kan beskrivas, både för laster orsakade av en människa, samt även för en grupp av människor. Hur vibrationer uppkommer och hur människor uppfattar vibrationer har också undersökts. Standarders uppfattning och rekommendationer, samt regelverk om lastformulering och gränsvärden för vibrationer presenteras. Rekommendationer från forskning av finita element modeller av trappor och dynamiska laster i dessa gås också igenom. Fallstudien består av mätningar i de verkliga trapporna, och av uppbyggnad och analysering av finita element modeller av trapporna. Mätningar av vibrationer och den dynamiska responsen hos trapporna när de utsätts för dynamiska laster orsakade av människor har utförts. De studerade lasterna inkluderar en impulslast skapad av ett hopp, last från en människa som går upp i trappan och last från en människa som går ner i trappan. Mätningarna har sedan försökts återskapas i finita element modellerna. Olika modellerings val och formuleringar för gång och impuls lasterna har studerats. Syftet är att undersöka hur olika modelleringsval hos kopplingar, randvillkor samt närliggande struktur påverkar egenfrekvenserna och modeformen hos trapporna. Olika beskrivningar på lasterna analyseras, både för impuls lasten, samt lasten från en människa som gå upp eller ner i trappan. Med hjälp av dessa resultat kommer några generella rekommendationer om hur finita element modeller av trappor kan konstrueras och hur en tillbörlig lastformulering för dynamiska laster uppnås.