Development of a simulation tool for torsional vibration of branched power transmission system

In this master's thesis a mechanical model that is driven with variable speed synchronous machine was developed. The developed mechanical model simulates the mechanics of power transmission and its torsional vibrations. The mechanical model was developed for the need of the branched mechanics of a rolling mill and the propulsion system of a tanker. First, the scope of the thesis was to clarify the concepts connected to the mechanical model. The clarified concepts are the variable speed drive, the mechanics of power transmission and the vibrationsin the power transmission. Next, the mechanical model with straight shaft line and twelve moments of inertia that existed in the beginning was developed to be branched considering the case of parallel machines and the case of parallel rolls. Additionally, the model was expanded for the need of moreaccurate simulation to up to thirty moments of inertia. The model was also enhanced to enable three phase short circuit situation of the simulated machine. After that the mechanical model was validated by comparing the results of the developed simulation tool to results of other simulation tools. The compared results are the natural frequencies and mode shapes of torsional vibration, the response of the load torque step and the stress in the mechanical system occurred by the permutation of the magnetic field that is arisen from the three phase short circuit situation. The comparisons were accomplished well and the mechanical model was validated for the compared cases. Further development to be made is to develop the load torque to be time-dependent and to install two frequency converters and two FEM modeled machines to be simulated parallel.

Puunkäsittelykoneen simulointi ja mekaaniset häviöt

Diplomityö on osa Savonia-amk:n koneosaston TOVI-projektia, jossa metsä-konevalmistaja Ponsse Oyj on mukana. Työssä tutkittiin Ponsse Oyj:n metsäkoneen harvesteripäätä. Tavoitteena oli harvesteripään puun syöttöliikkeessä syntyvien mekaanisten häviöiden selvittäminen. Mekaanisilla häviöillä tarkoitamme karsintaterien kitkavoimia ja syöttörullien vierintävastusta.Edellisten lisäksi tavoitteena oli tutkia puun syöttöliikkeen simuloitavuutta monikappaledynamiikkaan perustuvalla simu-lointiohjelmistolla. Työ toteutettiin mittaamalla harvesteripään hydraulisten toimilaitteiden paineita, puun syötön aikana. Mittasimme myös puun ja harvesteripään välistä liikematkaa, nopeutta, kiihtyvyyttä, sekä puun paksuutta. Mittausten lisäksi harvesteripäästä rakennettiin simulointimalli. Mitattujen paineiden avulla laskettiin vastaavien toimilaitteiden synnyttämät voimat ja momentit. Simulointimallilla toistettiin mittaustapahtumat, käyttäen mittausten avulla laskettuja voimia ja momentteja. Mallin kitkakertoimien ja vierintävastusten avulla simuloidut ja mitatut liikematkat haettiin yhteneviksi. Toisin sanoen, simulointimalli verifioitiin todellisuutta vastaavaksi, jolloin simulointimallista voitiin lukea syntyneet häviöt.

Coifman-aallokkeet ja skaalaussuotimen muodostus differentiaalievoluut ion avulla

Ortogonaalisen M-kaistaisen moniresoluutioanalyysin matemaattiset perusteet esitetään yksityiskohtaisesti. Coifman-aallokkeiden määritelmä yleistetään dilaatiokertoimelle M ja nollasta poikkeavalle häviävien momenttien keskukselle.Funktion approksimointia näytepisteistä aallokkeiden avulla pohditaan ja erityisesti esitetään approksimaation asymptoottinen virhearvio Coifman-aallokkeille. Skaalaussuotimelle osoitetaan välttämättömät ja riittävät ehdot, jotka johtavat yleistettyihin Coifman-aallokkeisiin. Moniresoluutioanalyysin tiheys todistetaansuoraan Lebesguen integraalin määritelmään perustuen yksikön partitio-ominaisuutta käyttäen. Todistus on riittävä sellaisenaan avaruudessa L2(Wd) käyttämättä Fourier-tason ominaisuuksia tai ehtoja. Mallatin algoritmi johdetaan M-kaistaisille aallokkeille ja moniuloitteisille signaaleille. Algoritmille esitetään myös rekursiivinen muoto. Differentiaalievoluutioalgoritmin avulla ratkaistaan Coifman-aallokkeisiin liittyvien skaalaussuotimien kertoimien arvoja useille skaalausfunktiolle. Approksimaatio- ja kuvanpakkausesimerkkejä esitetään menetelmien havainnollistamiseksi. Differentiaalievoluutioalgoritmin avulla etsitään myös referenssikuville optimoitu skaalaussuodin. Löydetty suodin on regulaarinen ja erittäinsymmetrinen.

Empirical Tests of Asset Pricing Models in Finnish Stock Market

Tämän tutkielman tavoitteena on selvittää mitkä riskitekijät vaikuttavat osakkeiden tuottoihin. Arvopapereina käytetään kuutta portfoliota, jotka ovat jaoteltu markkina-arvon mukaan. Aikaperiodi on vuoden 1987 alusta vuoden 2004 loppuun. Malleina käytetään pääomamarkkinoiden hinnoittelumallia, arbitraasihinnoitteluteoriaa sekä kulutuspohjaista pääomamarkkinoiden hinnoittelumallia. Riskifaktoreina kahteen ensimmäiseen malliin käytetään markkinariskiä sekä makrotaloudellisia riskitekijöitä. Kulutuspohjaiseen pääomamarkkinoiden hinnoinoittelumallissa keskitytään estimoimaan kuluttajien riskitottumuksia sekä diskonttaustekijää, jolla kuluttaja arvostavat tulevaisuuden kulutusta. Tämä työ esittelee momenttiteorian, jolla pystymme estimoimaan lineaarisia sekä epälineaarisia yhtälöitä. Käytämme tätä menetelmää testaamissamme malleissa. Yhteenvetona tuloksista voidaan sanoa, että markkinabeeta onedelleen tärkein riskitekijä, mutta löydämme myös tukea makrotaloudellisille riskitekijöille. Kulutuspohjainen mallimme toimii melko hyvin antaen teoreettisesti hyväksyttäviä arvoja.

Moment Operators of Observables in Quantum Mechanics, with Applications to Quantization and Homodyne Detection

The questions studied in this thesis are centered around the moment operators of a quantum observable, the latter being represented by a normalized positive operator measure. The moment operators of an observable are physically relevant, in the sense that these operators give, as averages, the moments of the outcome statistics for the measurement of the observable. The main questions under consideration in this work arise from the fact that, unlike a projection valued observable of the von Neumann formulation, a general positive operator measure cannot be characterized by its first moment operator. The possibility of characterizing certain observables by also involving higher moment operators is investigated and utilized in three different cases: a characterization of projection valued measures among all the observables is given, a quantization scheme for unbounded classical variables using translation covariant phase space operator measures is presented, and, finally, a mathematically rigorous description is obtained for the measurements of rotated quadratures and phase space observables via the high amplitude limit in the balanced homodyne and eight-port homodyne detectors, respectively. In addition, the structure of the covariant phase space operator measures, which is essential for the above quantization, is analyzed in detail in the context of a (not necessarily unimodular) locally compact group as the phase space.

Johdinhäviöiden määrittäminen mikroliuskarakenteessa

Tässä diplomityössä on käsitelty mikroliuskarakenteen johdinhäviöiden määrittämistä kokeellisin ja analyyttisin menetelmin. Työssä on käyty läpi mikroliuskarakenteen ominaisuudet sekä esitetty tärkeimmät kirjallisuudessa esitellyt menetelmät johdinhäviöiden laskemiseksi. Mikroliuskarakenteen häviöitä mallinnettiin modernilla momenttimenetelmään perustuvalla kenttälaskentasimulaattorilla. Simulaattorin toimintaperiaate on esitelty ja sen soveltaminen mikroliuskarakenteen simuloimiseen on käyty läpi. Eräs mikroliuskarakenne mallinnettiin taajuusalueella 1-10 GHz ja simuloituja johdinhäviöitä verrattiin analyyttisesti määritettyihin. Mikroliuskarakenteen vaste mitattiin ja sitä verrattiin mallinnetun mikroliuskarakenteen vasteeseen. Tulosten perusteella on pohdittu simulaattorin soveltuvuutta mikroliuskarakenteen johdinhäviöiden mallintamiseen. Mikroliuskarakenteen johdinhäviöiden määrittämiseen mittausten avulla on esitetty ideoita jatkotutkimusta varten.

Time-varying Risk Premiums and Conditional Market Risk: Empirical Evidence from European Stock Markets

This study investigates the relationship between the time-varying risk premiums and conditional market risk in the stock markets of the ten member countries of Economy and Monetary Union. Second, it examines whether the conditional second moments change over time and are there asymmetric effects in the conditional covariance matrix. Third, it analyzes the possible effects of the chosen testing framework. Empirical analysis is conducted using asymmetric univariate and multivariate GARCH-in-mean models and assuming three different degrees of market integration. For a daily sample period from 1999 to 2007, the study shows that the time-varying market risk alone is not enough to explain the dynamics of risk premiums and indications are found that the market risk is detected only when its price is allowed to change over time. Also asymmetric effects in the conditional covariance matrix, which is found to be time-varying, are clearly present and should be recognized in empirical asset pricing analyses.

Ultralujasta teräksestä valmistetun henkilönostimen teleskooppipuomin kehittäminen

Tässä työssä kehitettiin palo- ja pelastuskäyttöön tarkoitettuun henkilönostimeen teleskooppipuomin profiilit. Profiilien valmistusmateriaalina oli kuumavalssattu, ultraluja säänkestävä rakenneteräs. Työssä kehitettiin standardien ja ohjeiden pohjalta laskentapohja, jolla voidaan tutkia teleskooppipuomin jaksojen tukireaktioita, taivutus- ja vääntömomentteja ja leikkaus ja normaalivoimia. Laskentapohjassa voidaan varioida eri kuormitusten suuntia, teleskooppipuomin sivusuuntaista ulottumaa ja nostokulmaa. Profiilien alustavassa mitoituksessa hyödynnettiin paikallisen lommahduksen huomioon ottavia standardeja ja suunnitteluohjeita. Eri poikkileikkausten ominaisuuksia verrattiin keskenään ja profiili valittiin yhdessä kohdeyrityksen kanssa. Alustavan mitoituksen yhteydessä muodostettiin apuohjelma valitulle poikkileikkaukselle, jolla voitiin tutkia profiilin eri muuttujien vaikutusta mm. paikalliseen lommahdukseen ja jäykkyyteen. Laskentapohjaan sisällytettiin myös optimointirutiini, jolla voitiin minimoida poikkileikkauksen pinta-ala ja tätä kautta profiilin massa. Lopullinen mitoitus suoritettiin elementtimenetelmällä. Mitoituksessa tutkittiin alustavasti mitoitettujen profiilien paikallista lommahdusta lineaarisen stabiilius- ja epälineaarisen analyysin pohjalta. Profiilien jännityksiä tutkittiin tarkemmin mm. varioimalla kuormituksia ja osittelemalla elementtien normaalijännityksiä. Diplomityössä kehitetyllä ja analysoidulla teleskooppipuomilla voitiin keventää jaksojen painoja 15-30 %. Sivusuuntainen ulottuma parani samalla lähes 20 % ja nimelliskuorma kasvoi 25 %.

Tests of International Asset Pricing Models in Scandinavian Stock Markets

This thesis examines whether global, local and exchange risks are priced in Scandinavian countries’ equity markets by using conditional international asset pricing models. The employed international asset pricing models are the world capital asset pricing model, the international asset pricing model augmented with the currency risk, and the partially segmented model augmented with the currency risk. Moreover, this research traces estimated equity risk premiums for the Scandinavian countries. The empirical part of the study is performed using generalized method of moments approach. Monthly observations from February 1994 to June 2007 are used. Investors’ conditional expectations are modeled using several instrumental variables. In order to keep system parsimonious the prices of risk are assumed to be constant whereas expected returns and conditional covariances vary over time. The empirical findings of this thesis suggest that the prices of global and local market risk are priced in the Scandinavian countries. This indicates that the Scandinavian countries are mildly segmented from the global markets. Furthermore, the results show that the exchange risk is priced in the Danish and Swedish stock markets when the partially segmented model is augmented with the currency risk factor.

Use of Biomass Gasification for Transport

This thesis represents an overview of biomass gasification technology together with some practical aspects of this technology application for transport in Finland. The main aim of this work is an assessment whether this technology is perspective in the nearest future for the wide use on transport or not. The first part of the thesis is a kind of survey of the previous works and materials con-cerning the usage of biomass gasification for transport. The second part concentrates more on the practical moments of its use for mobile applications in Finland (taxation, emissions, etc.).

Role of Selected Spectral Attributes in the Perception of Synthetic Vowels

This thesis is an experimental study regarding the identification and discrimination of vowels, studied using synthetic stimuli. The acoustic attributes of synthetic stimuli vary, which raises the question of how different spectral attributes are linked to the behaviour of the subjects. The spectral attributes used are formants and spectral moments (centre of gravity, standard deviation, skewness and kurtosis). Two types of experiments are used, related to the identification and discrimination of the stimuli, respectively. The discrimination is studied by using both the attentive procedures that require a response from the subject, and the preattentive procedures that require no response. Together, the studies offer information about the identification and discrimination of synthetic vowels in 15 different languages. Furthermore, this thesis discusses the role of various spectral attributes in the speech perception processes. The thesis is divided into three studies. The first is based only on attentive methods, whereas the other two concentrate on the relationship between identification and discrimination experiments. The neurophysiological methods (EEG recordings) reveal the role of attention in processing, and are used in discrimination experiments, while the results reveal differences in perceptual processes based on the language, attention and experimental procedure.

Ferromagnetic properties of pyrolytic nanocarbon

The work reported in this thesis is dedicated to irreversible magnetic properties in pyrolytic nanocarbon samples. Based on atomic force microscope images, the samples consist of carbon clusters with radius 30..120 nm. These are treated as single-domain nanoparticles. Magnetic hysteresis, field cooled, zero field cooled and thermoremanent magnetization measurements were performed using an RF SQUID magnetometer and ferromagnetic behaviour was observed. Analysis suggests that the ferromagnetic ordering is associated with defects in a thin surface layer, whose thickness is independent of particle size. Critical radius for single-domain particles, critical radius for coherent rotation, magnetic layer thickness, distance between elementary magnetic moments, saturation magnetization, exchange stiffness constant and anisotropy energy density are also presented.

Resa i röstens landskap : en narrativ studie av hur lärare blir professionella röstanvändare

The theme of this thesis is the learning process that occurs when teachers become professional voice users. The aim is to explore what it (really) means to become a professional voice user in a teaching profession; thereby developing an understanding of how future education in this field can be arranged so as to both effectively prevent vocal problems and to develop oral didactical competence among teachers. The ambition is to describe, interpret, and understand the learning process through a combination of emic and ethic research perspectives. The theoretical frame of reference reflects the cross disciplinary character of the thesis. Voice problems are common among both student teachers and inservice teachers and adversely affect professional competence, identity and quality of life. Additionally, vocal problems are proven to have a negative impact on pupils´ learning. The individual elements of learning are explored in the light of experiential learning theory and transformative learning theory. The social elements of learning are explored in relation to the theory of situated learning. In addition, theories of teacher professionalisation in terms of competence and identity are outlined. The empirical study has a longitudinal and multi method character. It is anchored in a phenomenological hermeneutical tradition, more specifically in narrative inquiry. The point of departure is the learning experiences of ten student teachers, who attended a ten week long course on voice production as part of their teacher training at Åbo Akademi University, in the autumn of 2002 and the spring of 2003. Four interviews in the form of conversations were conducted with each participant. These were crystallised with a process diary, a Swedish Voice Handicap Index, a voice observation, and a video observation. A fifth interview was conducted with each participant five years post teacher training, in the spring of 2008. Participant observation was also conducted throughout the course. The research materials have been analysed and interpreted narratively using a phenomenological hermeneutical method. The results are presented descriptively as individual narratives, which are reflected in logopedic research materials. Learning is here understood as emergent awareness. This is followed by a meta narrative concerning learning as experiences in the four dimensions body, thought, feeling, and relation. Finally, interpretation is expressed with respect to the theory of relational education. Learning is here understood as a movement in the field between the actual and the possible voice. It is also viewed as fundamentally rooted in inter-human relationships, in moments of presence and coexistence. As a tentative answer to the call for an existential space for learning in order to be a professional voice user, I suggest the concept of a learning refuge as a locus for a learning process built on trust, mutuality and openness.

Winning time in land warfare : a reading of the classical strategists prior to the age of mechanization

We live in an age where rationalization and demands of efficiency taint every aspect of our lives both as individuals and as a society. Even warfare cannot escape the increased speed of human interaction. Time is a resource to be managed. It has to be optimized, saved and won in military affairs as well. The purpose of this research paper is to analyze the dogmatic texts of military thought to search for answers what the classics of strategy saw in the interrelations of temporality and warfare and if their thoughts remain meaningful in the contemporary conjunction. Since the way a society functions is reflected in the way it conducts its wars, there naturally are differences between an agrarian, industrial and information society. Theorists of different eras emphasize things specific to their times, but warfare, like any human interaction, is always bounded by temporality. Not only is the pace of warfare dependent on the progress of the society, but time permeates warfare in all its aspects. This research paper focuses on two specific topics that arose from the texts themselves; how should time be managed and manipulated in warfare and how to economize and “win” it from the enemy. A method where lengthy quotations are used to illustrate the main point of the strategists has been chosen for this research paper. While Clausewitz is the most prominent source of quotations, thoughts from ancient India and China are represented as well to prove that the combination of right force in the right place at the right time is still the way of the victorious. Tactics change in the course of time but the principles of strategy remain unaltered and are only adapted to suit new situations. While ancient and pre-modern societies had their focus on finding auspicious moments for battle in the flow of kronos-time based on divinities, portents and auguries, we can trace elements of manipulation of time in warfare from the earliest surviving texts. While time as a fourth dimension of the battlespace emerged only in the modern era, all through the history of military thought it has had a profound meaning. In the past time could be squandered, today it always has to be won. This paper asks the question “why”.

Nuorten kokemien elämysten yksilölliset ja yhteisölliset merkitykset

Tutkimuksessa tarkastellaan nuorten antamia merkityksiä elämykseksi nimetylle kokemukselle ja tunteelle. Tavoitteena on ollut selvittää elämysten kokemista nuorten näkökulmasta ja suhteuttaa nuorten kokemuksilleen antamia merkityksiä laajemmin nuoruutta ja elämyksien kokemista käsittelevään yhteiskunnalliseen keskusteluun. Elämysten merkityksellistämistä analysoidaan suhteessa identiteetin muodostukseen. Yksilöllisesti koetut elämykset saavat merkityksensä diskursiivisesti rakentuneen todellisuuden ympäröimänä. Tutkimus paikantuu sosiologisen nuorisotutkimuksen ja tunteiden tutkimuksen alaan sekä metodologisesti fenomenologis-konstruktivistisen tutkimuksen alaan. Tutkimuksen taustalla on elämyshakuisuutta käsittelevä teoria. Elämyshakuisuuden tulkinta fenomenologisesta viitekehyksestä tuo käsitteen ymmärtämiseen uuden ulottuvuuden. Elämyshakuisuus kuvaa asennoitumistapaa eli sitä, miten yksilö orientoituu ympäröivään maailmaan. Tällöin ei edellytetä intentionaalisten tekojen tietoista luonnetta. Toiminnalliset prosessit muovautuvat vuorovaikutuksen myötä samaan tapaan kuin ihminen ruumiillisena subjektina muovautuu. Tutkimuksen aineisto koostuu lukion ensimmäisen luokan oppilaiden kirjoituksista (519 kpl), lastensuojeluinstituutioissa ja kuntoutuskeskuksissa asuvien nuorten yksilöteemahaastatteluista (16 nuorta) sekä seikkailualan asiantuntijoiden teemahaastatteluista (20 aikuista). Nuorten kirjoitukset on kerätty vuosina 1996–1997 ja 2002–2003. Aineiston analyysi on aineistolähtöinen. Erilaiset osa-aineistot työssäni avaavat erilaisia näkökulmia elämysten kokemiseen. Aineistojen analyysi ja tutkimukset teoreettiset lähtökohdat ovat rakentuneet analyysin edetessä ja vuorovaikutussuhteessa toisiinsa. Nuorten elämyksiä käsittelevä kerronta on moninaista ja elämyksiä koetaan erilaisissa tilanteissa. Elämykselle ei ole yhtä määritelmää, kokemisen paikkaan tai kokemisen syytä vaan kokemuksen merkitys rakentuu tilanteisesti. Elämys kuitenkin erottuu muista kokemuksista sen muistettavuuden, ainutlaatuisuuden, uutuuden ja intensiivisyyden perusteella. Nuorten elämyksellisissä hetkissä korostuvat harrastusten yhteydessä koetut uudet, erilaiset, yhteisöllisesti jaetut, mutta myös maailmaa nuorille avaavat itsenäisyyden tunnetta ja hallintaa tuottavat kokemukset. Yksi merkittävä uusia elämyksiä ja tietoa tuottava asia nuorten elämässä on seurustelu. Myös matkailu, erilaiset retket ja leirit olivat nuorille elämyksiä tuottavia tilanteita. Kaikilla nuorilla ei kuitenkaan ole sellaisia harrastuksia, joihin he olisivat sitoutuneita tai joissa he pääsisivät ilmaisemaan itseään ja kokemaan onnistumista. Nuorten elämyksiä käsittelevissä hetkissä nuorten vapaa-ajan toiminta, ympäristö ja sosiaaliset suhteet ovat keskeisessä asemassa. Nuoret eivät ensisijaisesti ajatelleet itse etsivänsä tai toisten nuorten etsivän elämyksiä viihdeteollisuuden tuottamista asioista. Elämyksissä arvostettiin aitoutta ja koettu tunne määritti sitä, oliko jokin koettu elämyksenä vai ei. Toisaalta erilaisten päihteiden todettiin mahdollisesti tuottavan elämyksiä, mutta niidenkin yhteydessä korostettiin usein muita asioita kokemusta rakentavina. Nuorten elämyskokemuksissa toisten nuorten merkitys, luottamus, läheisyyteen ja hyväksyntään liittyvät kokemukset korostuvat. Myös aikuisten asiantuntijoiden omaa nuoruutta käsittelevät elämykset olivat emotionaaliselta merkitykseltään hyvin samanlaisia kuin tämän päivän nuorten esittämät. Elämyksiksi miellettyjä kokemuksia pidettiin arvokkaina. Niiden uskottiin suuntaavan yksilön toimintaa.