Dissertations / Theses 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.

Vid svarvning ställs processer mot höga toleranskrav som kan vara svåra att hålla på grund av vibrationer och utböjning. Företaget Volvo Cars vill därför undersöka stationen OP30, som svarvar vevaxlar, för att utreda varför detta sker. Företaget har även ambitionen att implementera virtuella metoder genom finita elementmetoden (FEM) i produktionen. Detta för att undvika traditionella tillvägagångsätt med fysiska undersökningar som kan belasta produktionen med tidskrävande fysiska tester. För att undersöka orken till att toleranskraven kan vara svåra att uppfylla, undersöks vevaxels utböjning med hjälp av FEM där inspänningsvillkor, centrifugalkrafter och skärkrafter tas i beaktning. Vevaxlarnas egenfrekvenser undersöks även för att verifiera att inga svarvningsmoment utförs i eller i närheten utav kritiska varvtal. För att verifiera de FE-analyser som görs utförs en analytisk beräkning med balkteori av en förenklad geometri med MATLAB. Beräkningen jämförs sedan med FE-analyser, vilket visar att solida modeller som används vid FE-analyser ger tillförlitliga resultat jämfört med balkteori. För att bekräfta den utböjning som fås av FE-analyserna tas en mätningsmetod med lasertriangulering fram som testas i en svarv på Högskolan i Skövde. Resultatet visar att FEM är ett bra tillvägagångssätt vid undersökning av en komplex geometris utböjning. Arbetet visar på att utböjning som uppstår på grund av centrifugalkrafter är liten relativt vevaxelns kasttoleranser och den utböjning som erhålls vid axiell intryckning av vevaxeln. Därav dras slutsatsen att utböjning på grund av centrifugalkrafter inte är den grundläggande orsaken till att kasttoleranser ej uppfylls. Arbetet visar att de viktigaste faktorerna är skärkrafterna och den axiella intryckningen av vevaxeln, samt att det inte föreligger någon risk för att resonans uppstår vid de arbetsförhållanden som gäller i OP30. Arbetet visar att mätningsmetoden med lasertriangulering kan användas vid rotation av vevaxel men att mätutrustningen som har använts inte kan avläsa utböjningen.
During turning, processes are faced with tough tolerances that can be difficult to maintain due to vibrations and bending. The company Volvo Cars would therefore like to examine the work station OP30, which is a turning process for crankshafts, to better understand why this is. The company has the ambition to implement virtual analyses with the finite element method (FEM) in its production lines. This is sought after to prevent physical examinations which can cause delays due to time-consuming physical tests. In order to investigate the causes for the tolerance not being met, the crankshafts deflection will be examined using FE-analyses that will consider the clamping conditions of the crankshaft, the centrifugal forces and the cutting forces. The natural frequencies of the crankshafts are also examined to confirm that the turning process is not carried out near any critical rotational velocities.  In order to verify the FE-analyses performed on the crankshafts, an analytical calculation based on beam theory of a simplified geometry is made using MATLAB. This is then compared with FE-analyses of the same simplified geometry, which shows that solid models used in FE-analyses gives reliable results compared with the beam theory. In order to confirm the deflection that is obtained from the FE-analyses, a measuring method using laser triangulation is developed. This is tested on a lathe at the University of Skövde.  The results of this work show that the FEM is a good approach for examining the deflection of a complex geometry. It also shows that the deflection that occurs due to centrifugal forces can be considered small compared to the tolerances that need to be met and the deflection that occurs due to axial displacement of the crankshaft. Therefore the conclusion is drawn that the deflection due to centrifugal forces is not the main source for the tolerances not being met. The work shows that the most important factors to consider are the cutting forces and the axial displacement of the crankshaft. It also shows that there is no risk of resonance occurring within the work parameters of OP30. The work also shows that the measuring method using laser triangulation can be used on a rotating crankshaft, although the equipment used cannot measure the deflection itself.

Timber is a building material that is becoming more common and of interest for use in high-rise buildings. One of the reasons is that timber requires less energy input for the manufacturing process of the material compared to non-wood based materials. When designing high- rise timber buildings it is of great significance to understand the dynamic behavior of the structure. One method to obtain the dynamic properties is to use Operational Modal Analysis, which is based on the structural response from operational use. Finite element (FE) analysis is a tool which can be used for dynamic analysis for large structures. In this study an Operation Modal Analysis (OMA) was conducted on a four-story timber building in Växjö. A finite element model was created of the same building using commercial FE packages. Based on the mode shapes and natural frequencies obtained from the OMA, the FE model was fine-tuned. The purpose of this thesis is to gain knowledge of which parameters that might have a significant role in finite element modelling for a structural dynamic analysis. The aim is to develop a finite element model that accurately simulates the dynamic behavior of the tested building. It was shown from the result that is possible with an enough detailed FE model to capture the dynamic behaviour of a structure. The parameters that had the largest effect on the result can be pointed to the mass and the stiffness of the structure.
Trä är ett byggnadsmaterial som börjar bli allt mer vanligt och är av intresse att använda som stommaterial för höga byggnader. En anledning till detta är att det krävs mindre energi i tillverkningsfasen för trä jämfört med stål och betong. Vid dimensionering av höga träbyggnader är det essentiellt att förstå byggnadens dynamiska egenskaper. För att ta fram en byggnads dynamiska egenskaper kan en metod som benämns Operational Modal Analysis (OMA) tillämpas vilken baseras på byggnadens rörelser vid daglig användning. Finita element (FE) metoden är ett verktyg som kan användas vid dynamisk analys för större byggnader. I detta arbete genomfördes en OMA för ett fyravåningshus med trästomme beläget i Växjö. Genom användning av kommersiella FE-mjukvaror togs en finita element modell av samma byggnad fram. Baserat på de egenfrekvenser och egenmoder erhållna från OMA, uppdaterades FE-modellen därefter. Syftet med detta arbete är att erhålla kunskap kring vilka parametrar som har betydelse vid FE-modellering med hänsyn till dynamisk analys. Syftet är även att validera den prototyp av datainsamlingsenhet som använts vid fältmätningen. Målet med arbetet är att ta fram en FE-modell som på ett korrekt sätt beskriver den testade byggnadens dynamiska beteende. Resultatet av arbetet påvisar att med en tillräckligt detaljerad FE-modell är det möjligt att erhålla en byggnads dynamiska egenskaper. De parametrar som har störst inverkan på resultatet är byggnadens styvhet och inkluderad massa.

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.

Tall slender buildings are easily set in motion by wind and earthquakes but by estimating the buildings horizontal natural frequencies in the design phase, these motions can be kept within acceptable boundaries. There are many parameters that decides the natural frequency of a building and it can therefore be difficult to calculate it. There are a few ways though to estimate horizontal natural frequencies of tall buildings and two methods have been tested in this report. Both methods give the frequency of a clamped-free cantilever but one of them requires a single degree of freedom system whilst the other handles a multi degree of freedom system. The methods are called SDOF method and MDOF method in this report. A fictional building was created for this project to be the reference object in the comparison between the two methods SDOF and MDOF. The walls and floors of the building was designed with the support of both an acoustic engineer and a structural engineer to create a realistic building. A building’s natural frequency is dependent of the self-weight, stiffness and height of the building and it was therefore important to design these components with care. The fictional building is called House 1 and is a 10 story, almost square building about 20 m wide and broad and 30 m high. This report does not only compare the natural frequencies obtained from the two different calculation methods, but it also shows the difference in frequency in timber and concrete structures. Shear walls constitutes the horizontal stabilization system of the fictional building and both a CLT core and a concrete core is designed and compared. It is only the walls that comes in two different versions, the floorings consist of CLT boards for both structures tested. The horizontal natural frequencies of House 1 were about 2 Hz and 3 Hz for the CLT version and concrete version respectively. It was expected to get frequencies within that range considering the height of House 1. The CLT core having a lower frequency than the concrete core was also expected since concrete is a stiffer material than wood. To be able to make a fair comparison between the SDOF method and the MDOF method, House 1 was designed with the same dimensions and stiffness on all floors because the SDOF method requires that. The results from the two methods are almost identical with only 0.3 Hz and 0.4 Hz difference for the concrete and CLT respectively. For a shear wall structure with a consistent stiffness, weight and dimension, any of the two methods can be used to estimate the horizontal natural frequency. However, it is not realistic for a building of 30 m or higher, to have the same dimensions on the load bearing structure on all floors which makes the MDOF method more accurate in more cases than the SDOF method.
Höga slanka byggnader kan sättas i svajande rörelser av vind och jordbävningar, men genom att uppskatta byggnadernas horisontella egenfrekvenser i den tidiga konstruktionsfasen kan dessa rörelser hållas inom acceptabla gränser. Det är många parametrar som bestämmer byggnadens egenfrekvens och det kan därför vara svårt att beräkna den. Det finns dock några sätt att uppskatta horisontella egenfrekvenser hos höga byggnader och två metoder har testats i denna rapport. Båda metoderna ger frekvensen av en fast inspänd konsolbalk men en av dem kräver ett enfrihetsgradsystem medan den andra kan hantera ett system med flera frihetsgrader. Metoderna kallas SDOF-metoden och MDOF-metoden i denna rapport. En fiktiv byggnad skapades i detta projekt för att vara referensobjekt i jämförelsen mellan de två metoderna SDOF och MDOF. Byggnadens väggar och golv konstruerades med stöd av både en akustiker och en konstruktör för att skapa en realistisk byggnad. Byggnadens egenfrekvens är beroende av byggnadens egenvikt, styvhet och höjd och det var därför viktigt att utforma dessa komponenter med omsorg. Den fiktiva byggnaden kallas House 1 och är en 10 vånings-, nästan fyrkantig byggnad ca 20 m lång och bred och 30 m hög. Denna rapport jämför inte bara egenfrekvenserna erhållna från de två olika beräkningsmetoderna, den visar även skillnaden i frekvens i trä- och betongkonstruktioner. Skjuvväggar utgör det horisontella stabiliseringssystemet för den fiktiva byggnaden och både en KL-kärna och en betongkärna har utformats och jämförts. Det är bara väggarna som skiljer de två olika versionerna åt, bjälklagen består av KL-skivor i båda fallen. De horisontella egenfrekvenserna hos House 1 var ca 2 Hz och 3 Hz för KL-version respektive betongversion. Frekvenser inom detta område var väntade med tanke på höjden av House 1. Att KL-kärnan skulle ha en lägre frekvens än betongkärnan förväntades också eftersom betong är ett styvare material än trä. För att kunna göra en rättvis jämförelse mellan SDOF-metoden och MDOF-metoden, var House 1 utformad med samma dimension och styvhet på alla våningsplan eftersom SDOF-metoden kräver det. Resultaten från de två metoderna är nästan identiska med endast 0,3 Hz och 0,4 Hz skillnad för betong respektive KL. För en skjuvväggskonstruktion med en kontinuerlig styvhet, vikt och dimension kan båda de två metoderna användas för att uppskatta den horisontella egenfrekvensen. Det är dock inte realistiskt för en byggnad på 30 m eller högre att ha samma dimensioner på den lastbärande konstruktionen på alla våningar vilket gör MDOF-metoden mer korrekt i fler fall än SDOF-metoden.

Lattice structures have received a lot of attention as cellular materials in recent years because of their outstanding properties, such as high strength-to-weight ratio, heat transfer, energy absorption, and capability of improving noise, vibration and harshness (NVH) behavior. This type of structure received a boost from additive manufacturing (AM) technology, which can fabricate geometries in practically any shape. Due to economic and environmental requirements, lightweight design is increasingly used in automobile and construction equipment applications. NVH behavior is a crucial issue for construction equipment. However, the conventional structures' NVH behavior is mainly decided by the mass, so silence often requires heavy systems, leading to more energy consumption and emission. Therefore, the environmental trends and the resulting economic competition have limited traditional (heavy) solutions to improve NVH behavior and make the lightweight design more difficult. Novel solutions are necessary to light the difficulty and challenge of combining NVH and lightweight requirements. In this research, topology optimization was implemented on a New Articulated Hauler Transmission (NAHT) component to balance lightweight and NVH behavior. The topology- optimized 3D model was filled by a non-homogenous lattice structure with optimal lattice density via size optimization. Lattice structure optimization is one type of topology optimization, and it is the term for describing these procedures. To fabricate the complicated lattice structure, additive manufacturing (or 3D printing) is required (after topology and lattice structure optimization). The new models were analyzed using the finite element method (FEM), and the results of the analysis were compared with those of the original models. After the comparison, positive results were obtained, demonstrating that topology and lattice optimization can be applied in the design of construction equipment components. According to the results, lattice structure optimization can create a reliable lightweight design with good NVH behavior. Furthermore, lattice structure's organization and layout have a significant impact on the overall performance.
Gitterstrukturer har fått mycket uppmärksamhet som cellulära material under de senaste åren på grund av deras enastående egenskaper, t.ex. hög hållfasthet i förhållande till vikt, värmeöverföring, energiabsorption och förmåga att förbättra buller-, vibrations- och bullerskador (NVH-beteende). Denna typ av struktur har fått ett uppsving av tekniken för additiv tillverkning (AM), som kan tillverka geometrier i praktiskt taget vilken form som helst. På grund av ekonomiska och miljömässiga krav används lättviktsdesign i allt större utsträckning inom bilindustrin och byggnadsutrustning. NVH-egenskaperna är en viktig fråga för anläggningsutrustning. De konventionella konstruktionernas NVH-beteende bestäms dock huvudsakligen av massan, vilket innebär att tystnad ofta kräver tunga system, vilket leder till ökad energiförbrukning och större utsläpp. Miljötrenderna och den ekonomiska konkurrens som följer av detta har därför begränsat de traditionella (tunga) lösningarna för att förbättra NVH-egenskaperna och gjort lättviktsdesignen svårare. Nya lösningar är nödvändiga för att lösa svårigheten och utmaningen med att kombinera NVH- och lättviktskrav. I den här forskningen genomfördes topologioptimering på en komponent för en ny ledad transportörtransmission (NAHT) för att balansera lättvikts- och NVH-beteende. Den topologioptimerade 3D-modellen fylldes med en icke-homogen gitterstruktur med optimal gittertäthet via storleksoptimering. Gitterstrukturoptimering är en typ av topologioptimering, och det är termen för att beskriva dessa förfaranden. För att tillverka den komplicerade gitterstrukturen krävs additiv tillverkning (eller 3D-utskrift) (efter topologi- och gitterstrukturoptimering). De nya modellerna analyserades med hjälp av finita elementmetoden (FEM), och resultaten av analysen jämfördes med resultaten av de ursprungliga modellerna. Efter jämförelsen erhölls positiva resultat, vilket visar att optimering av topologi och gitterstruktur kan tillämpas vid utformning av komponenter för byggutrustning. Enligt resultaten kan optimering av gitterstrukturen skapa en tillförlitlig lättviktsdesign med bra NVH-beteende. Dessutom har gitterstrukturens organisering och layout en betydande inverkan på den totala prestandan.

Earthquake has always been a hazard for civil structures and keeping the structures integrity during and after an earthquake is of vital importance. This phenomenon’s impact is sudden and there is little or no warning to make the preparations for this natural disaster. Much damage has been done on structures which have led to major collapses and loss of many lives. Civil structures such as nuclear power plants are designed to withstand earthquakes and in the event of a major seismic event, to shut down safely. The aim of this thesis is to present the seismic design procedures for concrete structures, in basic and detailed design, according to Eurocode 8. Also to describe and understand the difference between Eurocode 8 and the DNB in seismic analysis of nuclear power plants. To evaluate the use of DNB instead of Eurocode 8 with Swedish seismic conditions is also another aim in this thesis.  Loads and actions which apply on a structure in a seismic design and corresponding load combinations are presented for Eurocode 8 and the DNB. An example is also given to clarify the design of primary seismic beams and columns with high ductility class (DCH). A case study of a nuclear structure from a test project named SMART2013 has been made by analyzing and comparing the results from Eurocode 8 and the DNB with a finite element model in FEM-Design software. Natural frequencies of the model are compared with the tested model in SMART2013-project to evaluate the finite element modeling. The model is seismically analyzed with load combinations from Eurocode 8 and the DNB with Swedish elastic ground response spectrum with the probability of 10-5. Results obtained from the primary seismic beams and columns are compared and analyzed.  Being on the safe and conservative side of the design values is always preferred in seismic analysis of a vital and sensitive structure such as nuclear power plants. The results from this thesis shows that, purely structural, combination of Swedish elastic ground response spectrum with the Eurocode 8 load combination will give more conservative values than the DNB.
I stora delar av världen har jordbävningar alltid varit ett hot för byggnaders integritet. Karaktären av en jordbävning är plötslig och föranleds av små eller inga varningar. Om jordbävningen medför att byggnader kollapsar sker ofta stora förluster av människoliv direkt eller indirekt. Kärnkraftsverk är anläggningar som dimensioneras för att klara jordbävningar och ska kunna gå till säker avställning vid en sådan händelse. Syftet med föreliggande rapport är att presentera hur betongkonstruktioner dimensioneras för jordbävning enligt Eurokod 8. Rapporten redogör även för skillnader mellan att dimensionera enligt Eurokod 8 och DNB (Dimensionering av nukleära byggnadskonstruktioner) samt hur det slår att använda Eurokod med svenska seismiska förhållanden. Laster och lastkombinationer som används vid jordbävningsdimensionering av betongbyggnader är presenterad enligt både Eurokod och DNB. Ett exempel presenteras för att visa hur primära balkar och pelare med hög duktilitetsklass (DCH) dimensioneras för seismisk påverkan. En fallstudie av en nukleär byggnad från ett internationellt projekt, SMART2013, har använts för att analysera och utvärdera resultaten från Eurokod och DNB. Byggnaden har analyserats med finita element med programvaran FEM Design. Modellens riktighet har verifierats genom att jämföra bland annat egenfrekvenser med de från officiella rapporter från SMART2013. Byggnaden är analyserad för seismisk last enligt svenska förhållanden med markresponsspektra 10-5, och primära balkar och pelare har analyserats och utvärderats enligt både Eurokod och DNB.

Det här projektet har gått ut på att med hjälp av FEdatorprogram analysera hållfastheten hos ett ställdon utvecklat av företaget Cascade Drives. Ställdonet ska användas för att driva en vattenpump som utsätts för laster på upp till 30 ton. Det består av ett växelhus, en elmotor och ett kuggstång-pinionsystem. Motorn sitter direkt på växelhuset med ett motorfäste. De egenskaper som skulle studeras var dels växelhusets deformation och vilka spänningar som uppstod i detta, samt dess egenfrekvenser. Dessutom skulle motorfästes egenfrekvenser och egensvängningar undersökas speciellt för att säkerställa att ingen av de frekvenser som kunde tänkas exciteras vid drift skulle kunna få motorfästet i egensvängning. Motorfästet skulle också modelleras som både aluminium och stål, för att bestämma vilket materialval som var bäst lämpat.  Alla delarna utom kuggstången och dess bussningar erhölls som CADmodeller från Cascade Drives, och analysen gjordes i FEprogrammet Ansys Academic Teaching Mechanical and CFD, 2020 R1, med modulerna Static Structural och Modal. Då licensen begränsade antalet noder som kunde användas i meshen för lösningen till max 256 000 noder, var en del av delarnas geometri tvungna att förenklas genom att ta bort hål, avrundningar och inre ihåligheter. Motorns inre geometri visade sig vara så komplicerad att en helt ny simplifierad modell av den togs fram. Likaså utvecklades enkla modeller av kuggstången och dess bussningar. Allt CADarbete utfördes i programmet Solid Edge 2019.  För att spara noder modellerades inte rullagren eller stängerna som CADmodeller, utan ersattes av joints respektive beam connections i Ansys. Lagerkrafterna som förs över från axlarna till lagersätena modellerades som bearing forces i radiell led. Lagrens och kugghjulens massor simulerades som punktmassor. Inspänningsrandvillkoren sattes på flänsarnas undersidor för att simulera att ställdonet stod på en stålställning. Remote displacement, frictionless support och elastic support användes för detta.  Resultaten visade att växelhuset med god marginal håller för påfrestningarna, och att ingen av dess egenfrekvenser direkt överlappar med excitationsfrekvenserna. Motorfästet görs med fördel av stål, då motorfästets resonansfrekvenser hamnade relativt nära motorfrekvenserna och stålfästets resonansfrekvenser låg högre i spektrumet än frekvenserna för fästet gjort i aluminium.
The purpose of this project was to use FE computer software to analyse the durability of an actuator developed by the company Cascade Drives. The actuator will be used to drive a water pump subjected to loads of up to 30 tonnes. It consists of a gearbox, an electric motor and a rack and pinion system. The motor is directly mounted to the gear housing. The characteristics studied were the deformation of the gearbox, the generated stresses as well as its natural frequencies. Furthermore, the eigenfrequencies of the motor mount were to be investigated to ensure that none of the frequencies excited in the gear housing by the gears and motor risked inducing self-oscillation.  The mount was also to be analysed as if made from steel or aluminium, in order to decide the most appropriate material. All parts except the rack and the bushings were obtained as CAD models from Cascade Drives. The analysis was done in the FE program Ansys Academic Teaching Mechanical and CFD, 2020 R1, with the modules Static Structural and Modal. As the license only allowed a maximum of 256 000 nodes in the mesh, some of the part’s geometries had to be simplified by removing holes, fillets, and cavities. The motor’s geometry was especially complex, and a completely new, simplified model was created, as well as a simple rack and bushing models. All CAD work was done in the software Solid Edge 2019 To further decrease the number of nodes used neither the bearings nor the bars were modelled as CAD models, but rather as joints and beam connections in Ansys. The feature ‘bearing forces’ was used to model the forces from the shafts on the bearing seats. The weight of the gears and bearings were simulated as point masses. In order to simulate the actuator as being mounted on a steel frame, the boundary conditions ‘remote displacement’, ‘frictionless support’ and ‘elastic support’ were added to the bottom of the flanges.  The results showed that the gear housing can withstand the stresses with a good margin, and that none of the eigenfrequencies matched those excited. It also showed that the best material for the mount is steel, as the eigenfrequencies of the steel mount were higher than those of the aluminium mount, which is preferable since they then are further from the motor’s frequency.