Suurnopeuskompressorin modulaarisen runkosarjan suunnittelu

Tässä diplomityössä suunniteltiin parametrisesti modulaarinen koneen runko. Pyrkimyksenä oli suunnitella kokonaiskustannuksiltaan alhaisempi runkosarja jo olemassa oleviin suurnopeuskompressoreihin. Raportissa kerrotaan ensin modulaaristen tuoterakenteiden suunnittelusta ja käytettävästä suunnitteluohjelmistosta (SolidWorks). Sen jälkeen keskitytään suurnopeuskompressorin runkosarjan suunnitteluun esimerkkitapauksena. Aluksi keskitytään selvittämään rungolle asetettuja vaatimuksia ja ideoimaan erilaisia runkokonsepteja. Työ etenee ideoiden vertailun kautta modulaaristen konseptien luomiseen ja kahden moduulin moduulikohtaiseen suunnitteluun. Suunnitteluprosessissa käytetään rakenteen käyttäytymisen arviointiin äärellisten elementtien menetelmää (FEM). Työssä kehitettiin alkuperäisiin runkorakenteisiin verrattuna 10 % kustannuksiltaan edullisempi runkorakenneratkaisu, jonka purettavuus lisäksi alentaa rakenteen kuljetus- ja varastointikustannuksia.

Síntese de novos herbicidas derivados do 1,2alfa,4alfa,5-tetrametil-8-oxabiciclo[3.2.1]oct-6-en-3-ona

In this paper we report the synthesis of biologically active compounds through a [3+4] cycloaddition reaction to produce the main frame structure, followed by several conventional transformations. The 1,2alpha,4alpha,5-tetramethyl-8-oxabicyclo[3.2.1]oct-6-en-3-one (11) obtained from a [3+4] cycloaddition reaction was converted into 1,2alpha,4alpha,5-tetramethyl-6,7-exo-isopropylidenedioxi-8 -oxabicyclo[3.2.1]octan-3-one (13) in 46% yield. This was further converted into the alcohols 1,2alpha,4alpha,5-tetramethyl-6,7-exo-isopropylidenedioxi-8-oxabicyclo[3.2.1]octan-3 alpha-ol (14), 1,2alpha,4alpha,5-tetramethyl-6,7-exo-isopropylidenedioxi-8 -oxabicyclo[3.2.1]octan-3beta-ol (15), 1,2alpha,4alpha,5-tetramethyl-3-butyl-6,7-exo-isopropylidenedioxi-8-oxabicyclo[3.2.1]octan-3 alpha-ol (17), 1,2alpha,4alpha,5-tetramethyl-3-hexyl-6,7-exo-isopropylidenedioxi-8-oxabicyclo[3.2.1]octan-3 alpha-ol (18) and 1,2alpha,4alpha,5-tetramethyl-3-decyl-6,7-exo-isopropylidenedioxi-8-oxabicyclo[3.2.1]octan-3 alpha-ol (19). Dehydration of 17, 18 and 19 with thionyl chloride in pyridine resulted in the alkenes 20, 21 and 22 in ca. 82% - 89% yields from starting alcohols. The herbicidal activity of the compounds synthesized was evaluated at a concentration of 100 µg g-1. The most active compound was 21 causing 42,7% inhibition against Cucumis sativus L.

Autosimulaattoripeleihin soveltuvan kaksiakselisen liikealustan kehittäminen

Työssä kehitettiin kohtuuhintainen ja suorituskyvyltään riittävä autosimulaattoripelikäyttöön soveltuva liikealusta. Työssä tutustuttiin aluksi markkinoilla oleviin liikealustaratkaisuihin. Työssä selvitettiin myös liikealustaa koskevia turvallisuusmääräyksiä. Kehittäminen alkoi liikealustan vaatimusten määrittelyllä ja kuormituksien simuloinnilla. Runkorakenteet mitoitettiin kestämään simuloituja rasituksia. Liikealustan toimilaitteet valittiin simulointitulosten perusteella. Työssä suunniteltiin myös liikealustan ohjausjärjestelmä. Mekaanisien osien ja voimansiirron mitoittamisen jälkeen suoritettiin osien yksityiskohtainen suunnittelu. Alihankkijat valmistivat osat ja ne koottiin Älykkäiden koneiden laboratoriossa. Järjestelmän kokoamisen jälkeen viritettiin säätäjät ja testattiin liikealustan toimivuutta. Kehitettyä liikealustaa on käytetty muutamissa tapahtumissa. Asetetut tavoitteet saavutettiin ja liikealusta soveltuu kokemuksien perusteella hyvin rata-autosimulaattoripelien kanssa käytettäväksi.

Kantavan modulaarisen kehikkorakenteen suunnittelu optimoiduksi tuotteeksi

Diplomityössä tavoitteena oli suunnitella kantava modulaarinen kehikkorakenne, joka soveltuu käytettäväksi erilaisissa tasoratkaisuissa. Suunnittelumetodina käytettiin järjestelmällistä tuotesuunnittelua. Rakenteen tuli olla modulaarinen, valmistettavissa laserleikkaamalla ja toteutettu ruuviliitoksilla. Lisäksi kehikkorakenteen suunnittelussa pyrittiin optimaalisimpaan ratkaisuun niin teknisen kuin taloudellisenkin toteutuksen kannalta. Premekon Oy investoi vuonna 2009 laserleikkuukeskukseen, jossa pystytään leikkaamaan levyjä ja palkkeja. Yhdessä oikeanlaisen tuotesuunnittelun kanssa laserleikkuukeskuksella pystytään valmistamaan tuotteita suurella tuotantotehokkuudella. Kantavan modulaarisen kehikkorakenteen kehittäminen mahdollisti laserleikkuun aiempaa tehokkaamman hyödyntämisen. Työssä tarkasteltiin yksityiskohtaisemmin erilaisten profiilien soveltuvuutta laserleikattavaksi, osien muotoilua, liitosten yhteensopivuutta ja lujuutta.

Silloitushitsauksen robotisointi

Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia ja selvittää kuormakoneen takarunkorakenteen silloitushitsauksen robotisointia. Työ päätettiin rajata koskemaan vain tiettyä moduulia takarungosta. Työssä kartoitettiin tarvittava laitteisto, selvitettiin runkomoduulin silloitusajat sekä arvioitiin investoinnin kannattavuutta. Silloituksen suorittavan järjestelmän vaatimuksena oli, että sen tulee asettaa osat paikoilleen hitsauskiinnittimeen ja tehdä tarvittavat silloitushitsaukset automaattisesti. Sopivaksi laitteistoksi osoittautui taloudellisuuden ja toiminnallisuuden näkökulmasta yhdestä kappaleenkäsittely- sekä hitsausrobotista muodostuva järjestelmä. Kappaleenkäsittelijän ohjauksessa käytetään konenäköä sekä osien paikannuksessa että laadunvarmistuksessa. Robotit liikkuvat yhteisellä lineaariradalla, jonka rinnalla on kappaleenkäsittelylaitteistoja hitsauskiinnittimineen. Robotisoinnin käyttöönotolla yhden takarungon moduulien kokoonpanoon ja silloitukseen käytettävä aika pienenee alle puoleen manuaaliseen työhön verrattuna. Näin saavutetaan merkittäviä kustannussäästöjä. Lisäksi hitsauskiinnittimet voivat olla verrattain yksinkertaisia manuaalityöhön verrattuna, jolloin myös säästetään työkaluinvestoinneissa. Robotisointiprojektin jatkotoimenpiteitä ovat laajamittaiset tuotantosimulaatiot layoutin, laitteiston sekä työkiertojen tarkaksi määrittämiseksi. Lisäksi itse tuotetta on muokattava paremmin robottisilloitukseen sopivaksi.

Trukkitraktorin rungon suunnittelu ja laskenta

Tässä työssä suunniteltiin lappeenrantalaisen Astex Oy:n tilauksesta liikkuvan työkoneen runkorakenne. Työ tehtiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston teräsrakenteiden laboratoriossa. Suunniteltava rakenne kuului linkkuohjattuun, noin 5000 kg painoiseen trukkitraktoriin. Lähtökohtana rakenteen suunnittelulle olivat tilaajan asettamat rakenteen geometriaan ja suorituskykyyn liittyvät reunaehdot ja rajoitteet. Uuden rakenteen suunnittelussa hyödynnettiin myös tilaajatahon kehittelemää vastaavan tyyppistä prototyyppirakennetta. Rakenteen suunnitteluprosessi koostui neljästä eri vaiheesta. Suunniteltavan rakenteen lähtökohtana olleelle prototyyppirakenteelle suoritettiin koneen käytönaikaisia venymäliuskamittauksia rakenteen kuormitushistorian selvittämiseksi. Mittauksista saatujen tulosten perusteella määritettiin kuormitukset uudelle suunniteltavalle rakenteelle. Määritettyjä kuormituksia hyödyntäen ideoitiin, suunniteltiin ja mallinnettiin uusi tilaajan vaatimuksia vastaava rakenne. Uudelle rakenteelle suoritettiin lujuusanalyysit FE-analyysiä hyödyntäen. Uuden rakenteen suunnittelussa kiinnitettiin huomiota rakenteen hyvään valmistettavuuteen ja suunniteltiin rakenneratkaisut tilaajataholle mahdollisimman optimaalisiksi. Suunnittelu- ja mallinnustyö tehtiin Solidworks 2014 ohjelmistolla. Rakenteen lujuustekniset tarkastelut sisälsivät rakennedetaljien analyyttistä mitoitusta ja laskentaa. FE-laskennalla selvitettiin rakenteen ääri- ja väsymiskestävyys. Laskenta sisälsi koko rakenteen globaaleja tarkasteluja, sekä eri kriittisten rakennedetaljien yksityiskohtaisempia analyysejä. FE-laskennan pääpaino oli rakenteen väsymisanalyyseissä, jotka toteutettiin Hot-Spot- ja särönkasvumenetelmillä. Rakenteen FE-analyysien suorittamisessa käytettiin Femap, NxNastran ja Abaqus-ohjelmistoja.

A Study Of Frames In The Fuzzy And Intuitionist Fuzzy Contexts

The fuzzy set theory has a wider scope of applicability than classical set theory in solving various problems. Fuzzy set theory in the last three decades as a formal theory which got formalized by generalizing the original ideas and concepts in classical mathematical areas and as a very powerful modeling language, that can cope with a large fraction of uncertainties of real life situations. In Intuitionistic Fuzzy sets a new component degree of non membership in addition to the degree of membership in the case of fuzzy sets with the requirement that their sum be less than or equal to one. The main objective of this thesis is to study frames in Fuzzy and Intuitionistic Fuzzy contexts. The thesis proved some results such as ifµ is a fuzzy subset of a frame F, then µ is a fuzzy frame of F iff each non-empty level subset µt of µ is a subframe of F, the category Fuzzfrm of fuzzy frames has products and the category Fuzzfrm of fuzzy frames is complete. It define a fuzzy-quotient frame of F to be a fuzzy partition of F, that is, a subset of IF and having a frame structure with respect to new operations and study the notion of intuitionistic fuzzy frames and obtain some results and introduce the concept of Intuitionistic fuzzy Quotient frames. Finally it establish the categorical link between frames and intuitionistic fuzzy topologies.

Novel active and passive anti-vibration mountings

This paper investigates a novel design approach for a vibration isolator for use in space structures. The approach used can particularly be applicable for aerospace structures that support high precision instrumentation such as satellite payloads. The isolator is a space-frame structure that is folded in on itself to act as a mechanical filter over a defined frequency range. The absence of viscoelastic elements in such a mounting makes the design suitable for use in a vacuum and in high temperature or harsh environments with no risk of drift in alignment of the structure. The design uses a genetic algorithm based geometric optimisation routine to maximise passive vibration isolation, and this is hybridised with a geometric feasibility search. To complement the passive isolation system, an active system is incorporated in the design to add damping. Experimental work to validate the feasibility of the approach is also presented, with the active/passive structure achieving transmissibility of about 19 dB over a range of 1-250 Hz. It is shown here that the use of these novel anti-vibration mountings has no or little consequent weight and cost penalties whilst maintaining their effectiveness with the vibration levels. The approach should pave the way for the design of anti-vibration mountings that can be used between most pieces of equipment and their supporting structure. Crown Copyright (C) 2011 Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Application of a model updating technique for health condition monitoring and damage detection of flexible structures

This paper discusses the application of a damage detection methodology to monitor the location and extent of partial structural damage. The methodology combines, in an iterative way, the model updating technique based on frequency response functions (FRF) with monitoring data aiming at identifying the damage area of the structure. After the updating procedure reaches a good correlation between the models, it compares the parameters of the damage structure with those of the undamaged one to find the deteriorated area. The influence of the FEM mesh size on the evaluation of the extent of the damage has also been discussed. The methodology is applied using real experimental data from a spatial frame structure.

Automation in fault detection using neural network and model updating

In this article, an implementation of structural health monitoring process automation based on vibration measurements is proposed. The work presents an alternative approach which intent is to exploit the capability of model updating techniques associated to neural networks to be used in a process of automation of fault detection. The updating procedure supplies a reliable model which permits to simulate any damage condition in order to establish direct correlation between faults and deviation in the response of the model. The ability of the neural networks to recognize, at known signature, changes in the actual data of a model in real time are explored to investigate changes of the actual operation conditions of the system. The learning of the network is performed using a compressed spectrum signal created for each specific type of fault. Different fault conditions for a frame structure are evaluated using simulated data as well as measured experimental data.

The non-ideal problem behavior using a dynamic vibration absorber with nonlinear essential stiffness and timedependent damping properties

The purpose of this study is to develop a dynamic vibration absorber using viscoelastic material with nonlinear essential stiffness and time-dependent damping properties for a non-ideal vibrating system with Sommerfeld effect, resonance capture, and jump phenomenon. The absorber is a mass-bar subsystem that consists of a viscoelastic bar with memory attached to mass, in which the internal dissipative forces depend on current, deformations, and its operational frequency varies with limited temperature. The non-ideal vibrating system consists of a linear (nonlinear) oscillator (plane frame structure) under excitation, via spring connector, of a DC-motor with limited power supply. A viscoelastic dynamic absorber modeled with elastic stiffness essentially nonlinearities was developed to further reduce the Sommerfeld effect and the response of the structure. The numerical results show the performance of the absorber on the non-ideal system response through the resonance curves, time histories, and Poincarésections. Furthermore, the structure responses using the viscoelastic damper with and without memory were studied. © IMechE 2012.

Haus des Rundfunks en Berlin, de Hans Poelzig, 1930

Poelzig affirmed that the technical ideal consisted of using the least amount of shapes and materials possible. He understood architecture as an art, as the expression of form; In contrast to the indifference of the most widely recognized values of modernism: technical innovation in construction along with the functionality of buildings. The Haus des Rundfunks is a powerful hermetic factory in the shape of a triangle and of uniform height. Mass, geometric rigidity and the absence of textures make up a building which relinquishes expressing the new media, with a perimeter ring consisting of offices and larger spaces that are more characteristic towards their inside. Geometry is used as a means to organize and limit the shapes of the buildings. The arrangement and division of different intercommunicating spaces are subjected to the crudeness of their geometric limits. Interior spaces ranging from the most static to the most dynamic are defined through the qualities of materials and geometries. This turns the spaces into geometric grids which decompose the wall, floor and ceiling planes into fragments, regardless of the constructive reality provided by a metallic frame structure. Its polyhedral lamps enclose artificial and emphasize the value of the grid. Poelzig limits himself to dealing with planes within a closed volume of uniform height, and maintains geometric rigidity compatible with a certain degree of figurativeness. This article tries to bring to life this exemplary building, marked by its passivity and hermetism.

Crack detection in welded mechanical structures using coupled vibrations

Detection of a fatigue crack in a welded frame structure is studied in this paper using coupled response measurements. Similarity to real engineering structures is maintained in the fabrication of the test frame with hollow section chords and branch members. The fatigue crack was created by a special reciprocating mechanism that generates cyclic stress on a beam member of the structure. The methodology of coupled response measurements is first demonstrated on a single hollow section beam by analytical simulation and experimental validation. The issues of using this approach for fatigue crack detection in real structures are then examined. Finally, the experimental results of the frame under different scenarioes are presented. The existence of the crack is clearly observable from the FRF plots. It is suggested that this approach offers the potential to detect cracks in welded frame structures and is a useful tool for routine maintenance work and health assessment.

Spectral Frame Analysis and Learning through Graph Structure

This dissertation investigates the connection between spectral analysis and frame theory. When considering the spectral properties of a frame, we present a few novel results relating to the spectral decomposition. We first show that scalable frames have the property that the inner product of the scaling coefficients and the eigenvectors must equal the inverse eigenvalues. From this, we prove a similar result when an approximate scaling is obtained. We then focus on the optimization problems inherent to the scalable frames by first showing that there is an equivalence between scaling a frame and optimization problems with a non-restrictive objective function. Various objective functions are considered, and an analysis of the solution type is presented. For linear objectives, we can encourage sparse scalings, and with barrier objective functions, we force dense solutions. We further consider frames in high dimensions, and derive various solution techniques. From here, we restrict ourselves to various frame classes, to add more specificity to the results. Using frames generated from distributions allows for the placement of probabilistic bounds on scalability. For discrete distributions (Bernoulli and Rademacher), we bound the probability of encountering an ONB, and for continuous symmetric distributions (Uniform and Gaussian), we show that symmetry is retained in the transformed domain. We also prove several hyperplane-separation results. With the theory developed, we discuss graph applications of the scalability framework. We make a connection with graph conditioning, and show the in-feasibility of the problem in the general case. After a modification, we show that any complete graph can be conditioned. We then present a modification of standard PCA (robust PCA) developed by Cand\`es, and give some background into Electron Energy-Loss Spectroscopy (EELS). We design a novel scheme for the processing of EELS through robust PCA and least-squares regression, and test this scheme on biological samples. Finally, we take the idea of robust PCA and apply the technique of kernel PCA to perform robust manifold learning. We derive the problem and present an algorithm for its solution. There is also discussion of the differences with RPCA that make theoretical guarantees difficult.