Azimuth thrusterin rungon lujuustekninen tarkastelu

Työssä perehdyttiin azimuth potkurilaitteen rakenteelliseen kestävyyteen vaikuttaviin seikkoihin. Työn tavoitteena oli tutkia eri rakenneratkaisuja ja yksityiskohtia sekä niiden vaikutusta koko potkurilaitteen toimintaan. Potkurilaitteiden lujuustekninen tarkastelu sisälsi rakenteen eheyden tarkistuksen mekaanisten kuormitusten alla kuin myös värähtelykäyttäytymisen tutkimisen. Tarkastelun pääsääntöinen kohde oli potkurilaitteen alarunko, eli laivan ulkopuolelle jäävä osa. Diplomityö oli osa kahden uuden potkurilaitteen kehitysprojektia. Projektissa esiin tulleita rakennemuutoksia vertailtiin vanhoihin, jo toteutettuihin rakenneyksityiskohtiin. Lisäksi tutkittiin olemassa olevien rakenneratkaisujen hyödyntämistä uusissa laitteissa. Huomiota kiinnitettiin myös hitsien muotoiluun ja näiden mitoituskäytäntöihin. Rungon ehyyttä koskevat laskelman ovat hyvin pitkälti suoritettu elementtimenetelmää apuna käyttäen. Elementtimenetelmää varten luotiin useita malleja kattaen kokonaisia potkurilaittee runkoja kuin myös sen yksittäisiä osia. Elementtimenetelmän avulla saatuja tuloksia vertailtiin käytettävissä oleviin mittaustuloksiin. Työssä havaittiin potkurilaitteen rungon mitoittavaksi tekijäksi staattisessa tilanteessa muodostuvan voimansiirtolinja ja siinä sijaitsevien hammaspyörien siirtymät. Tämän seurauksena rungon taipumat ovat määräävämpiä geometrian kannalta kuin materiaalien sallitut jännitykset.

Eri laskentamenetelmien vertailu hitsatun rakenteen väsymislaskennassa

Tässä työssä tutkittiin eri mitoitusmenetelmien soveltuvuutta hitsattujen rakenteiden vä-symislaskennassa. Käytetyt menetelmät olivat rakenteellinen jännityksen menetelmä, te-hollisen lovijännityksen menetelmä ja murtumismekaniikka. Lisäksi rakenteellisen jänni-tyksen määrittämiseksi käytettiin kolmea eri menetelmää. Menetelmät olivat pintaa pitkin ekstrapolointi, paksuuden yli linearisointi ja Dongin menetelmä. Väsymiskestävyys määritettiin kahdelle hitsiliitoksen yksityiskohdalle. Laskenta tehtiin käyttäen elementtimenetelmää rakenteen 3D-mallille. Tutkittavasta aggregaattirungosta oli olemassa FE-malli mutta alimallinnustekniikkaa hyödyntämällä pystyttiin yksityiskohtai-semmin tutkimaan vain pientä osaa koko rungon mallista. Rakenteellisen jännityksen menetelmä perustuu nimellisiin jännityksiin. Kyseinen mene-telmä ei vaadi geometrian muokkausta. Yleensä rakenteellisen jännityksen menetelmää käytetään hitsin rajaviivan väsymislaskennassa, mutta joissain tapauksissa sitä on käytetty juuren puolen laskennassa. Tässä työssä rakenteellisen jännityksen menetelmää käytettiin myös juuren puolen tutkimisessa. Tehollista lovijännitystä tutkitaan mallintamalla 1 mm fiktiiviset pyöristykset sekä rajaviivalle että juuren puolelle. Murtumismekaniikan so-veltuvuutta tutkittiin käyttämällä Franc2D särön kasvun simulointiohjelmaa. Väsymislaskennan tulokset eivät merkittävästi poikkea eri laskentamenetelmien välillä. Ainoastaan rakenteellisen jännityksen Dongin menetelmällä saadaan poikkeavia tuloksia. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että menetelmän laskentaetäisyydestä ei ole tietoa. Raken-teellisen jännityksen menetelmällä, tehollisen lovijännityksen menetelmällä ja murtumis-mekaniikalla saadaan samansuuntaiset tulokset. Suurin ero menetelmien välillä on mal-linnuksen ja laskennan vaatima työmäärä.

Vesiputkikattilan paineenalaisten osien lujuuslaskentaohjelman kehitys

Työssä kehitetään standardin EN 12952 mukaisille vesiputkikattiloiden paineenalaisille osille lujuuslaskentaohjelma. Lisäksi perehdytään putkisto-osien mitoituksen lujuusopilliseen pohjaan ja tarkastellaan vastaako standardin mitoitus sitä. Standardin EN 13480 mukaisille metallisille teollisuusputkistoille on kohdeyrityksellä käytössään mitoitusohjelma. Näin ollen työssä vertaillaan standardin EN 12952 ja EN 13480 mukaisia putkisto-osien mitoituksia. Vertailun perusteella selvitetään mitkä putkistokomponentit voidaan mitoittaa olemassa olevalla ohjelmalla. Joidenkin putkisto-osien mitoitus on standardeissa yhtenevä. Suunnittelujännitys määritetään kuitenkin eri tavalla kyseisissä standardeissa. Tämän takia kaikki yrityksen tarvitsemat putkistokomponentit ovat kirjattu kehitettyyn laskentaohjelmaan. Koska putkistokomponenttien mitoitus on yhtenevä monelta osin kyseisissä standardeissa, vertaillaan ohjelmien antamia tuloksia toisiinsa. Näin voidaan todeta kehitetty laskentaohjelma toimivaksi.

Teollisuuspuhaltimien runkorakenteiden ja siipipyörien suunnittelu

Tämä diplomityö tehtiin Voikkaalla Dust Control Systems Oy:lle. Työ on osa teollisuuspuhaltimien tuotekehitystä yrityksen olemassaolevan puhallinratkaisujen, sekä suunnitteluprosessin kautta. Työn tavoitteena oli tutkia puhaltimen toiminnasta aiheutuvan värähtelyn vaikutusta puhaltimen rakenteisiin nykyisillä puhallinmalleilla, sekä tutkia eri rakenneratkaisujen käyttöä yrityksen normaalista tuotelinjasta suuremmilla puhaltimilla. Työ toteutettiin kahden toteutuneen puhallinprojektin yhteydessä, joiden rakenteellisia ominaisuuksia pyrittiin arvioimaan normaalin suunnitteluprosessin ohella puhallinkomponenttien mitoituksen suhteen. Molemmat projektit olivat yrityksen mittakaavassa huomattavan suuria sekä suunnittelultaan haastavia, joten ne sopivat diplomityön toteutukseen hyvin. Suunnittelussa käytettiin FE-mallinnukseen Femap ja COMSOL-ohjelmistoja, sekä värähtelyn simulointiin yliopistolla kehitettyä RoBeDyn – laskentaohjelmaa. Työn aikana todettiin, että tarkempi FE-mallinnus yrityksen valmiista 3D-malleista on varsin hankala toteuttaa ja vaatisi mallien suunnittelun erityisesti lujuuslaskentaa varten. Laskennassa päädyttiin käyttämään yksinkertaistettuja malleja, joiden avulla saatiin johdonmukaisia arvioita puhaltimien toiminnasta eri materiaalivahvuuksilla. Käytännössä tuloksien oikeellisuutta päästään arvioimaan kesällä 2015 puhaltimien valmistuttua.

Pyörivien koneiden ruuviliitosten mitoitus ja mitoitusohjelman laadinta standardien mukaisesti

Työn tarkoituksena oli löytää pyörivien koneiden ruuviliitosten mitoittamiseen parhaiten soveltuva ja kansainvälisesti tunnettu laskentamenetelmä. Tavoitteena oli laatia luotettava mitoitusohjelma, jota käyttämällä suunnittelijoiden työ nopeutuu ja tulokset ovat yhtenäisiä. Työssä vertaillaan pääasiassa standardien EN 1993-1-8 ja VDI 2230 mukaisia ruuviliitosten mitoitusmenetelmiä. Vertailun perusteella standardin VDI 2230 mukainen systemaattinen laskentamenetelmä soveltuu sähkökoneiden vääntöä välittävien ruuviliitosten mitoittamiseen analyyttisistä menetelmistä parhaiten. Laadittu mitoitusohjelma mitoittaa yksittäisen ruuviliitoksen standardin VDI 2230 mukaisesti, antaen tulokseksi lujuustarkasteluraportin. Lujuustarkasteluraportista käy ilmi projektin tiedot, mitoituksen lähtötiedot, lujuustarkastelut, esikiristysmomentti ja kierteen toiminnallisen osan vähimmäispituus. Kehitetty mitoitusohjelma antaa johdonmukaisia tuloksia, mutta ruuvin nimellisulkohalkaisijan automaattinen valinta ei aina mitoita ruuvia riittävän suureksi, jolloin ruuvin nimellisulkohalkaisija on määritettävä manuaalisesti. Ohjelman käyttäminen on suoraviivaista ja nopeaa kun mitoitetaan pyörähdyssymmetrisiä laippaliitoksia, joihin vaikuttaa ainoastaan vääntömomentti. Jos liitokseen vaikuttaa ruuvien pituusakselien suuntainen voima, on liitoksen pelkistäminen yksittäisestä ruuvista koostuvaksi liitokseksi vaikeampaa ja pelkistämiseen saatetaan tarvita elementti-menetelmää.

Calculation of electric fields induced by body and head motion in high-field MRI

In modern magnetic resonance imaging (MRI), patients are exposed to strong, nonuniform static magnetic fields outside the central imaging region, in which the movement of the body may be able to induce electric currents in tissues which could be possibly harmful. This paper presents theoretical investigations into the spatial distribution of induced electric fields and currents in the patient when moving into the MRI scanner and also for head motion at various positions in the magnet. The numerical calculations are based on an efficient, quasi-static, finite-difference scheme and an anatomically realistic, full-body, male model. 3D field profiles from an actively shielded 4T magnet system are used and the body model projected through the field profile with a range of velocities. The simulation shows that it possible to induce electric fields/currents near the level of physiological significance under some circumstances and provides insight into the spatial characteristics of the induced fields. The results are extrapolated to very high field strengths and tabulated data shows the expected induced currents and fields with both movement velocity and field strength. (C) 2003 Elsevier Science (USA). All rights reserved.

An Assessment ofFatigue Strength of Load Carrying Welded Joints with Lack of Penetration

On yleisesti tiedossa, että väsyttävän kuormituksen alaisena olevat hitsatut rakenteet rikkoutuvat juuri hitsausliitoksista. Täyden tunkeuman hitsausliitoksia sisältävien rakenteiden asiantunteva suunnittelu janykyaikaiset valmistusmenetelmät ovat lähes eliminoineet väsymisvauriot hitsatuissa rakenteissa. Väsymislujuuden parantaminen tiukalla täyden tunkeuman vaatimuksella on kuitenkin epätaloudellinen ratkaisu. Täyden tunkeuman hitsausliitoksille asetettavien laatuvaatimuksien on määriteltävä selkeät tarkastusohjeet ja hylkäämisperusteet. Tämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia geometristen muuttujien vaikutusta kuormaa kantavien hitsausliitosten väsymislujuuteen. Huomio kiinnitettiin pääasiassa suunnittelumuuttujiin, joilla on vaikutusta väsymisvaurioiden syntymiseen hitsauksen juuren puolella. Nykyiset määräykset ja standardit, jotka perustuvat kokeellisiin tuloksiin; antavat melko yleisiä ohjeita hitsausliitosten väsymismitoituksesta. Tämän vuoksi muodostettiin kokonaan uudet parametriset yhtälöt sallitun nimellisen jännityksen kynnysarvon vaihteluvälin, ¿¿th, laskemiseksi, jotta vältettäisiin hitsausliitosten juuren puoleiset väsymisvauriot. Lisäksi, jokaiselle liitostyypille laskettiin hitsin juuren puolen väsymisluokat (FAT), joita verrattiin olemassa olevilla mitoitusohjeilla saavutettuihin tuloksiin. Täydentäviksi referensseiksi suoritettiin useita kolmiulotteisia (3D) analyysejä. Julkaistuja kokeellisiin tuloksiin perustuvia tietoja käytettiin apuna hitsausliitosten väsymiskäyttäytymisen ymmärtämiseksi ja materiaalivakioiden määrittämiseksi. Kuormaa kantavien vajaatunkeumaisten hitsausliitosten väsymislujuus määritettiin käyttämällä elementtimenetelmää. Suurimman pääjännityksen kriteeriä hyödynnettiin murtumiskäyttäytymisen ennakoimiseksi. Valitulle hitsatulle materiaalille ja koeolosuhteille murtumiskäyttäytymistä mallinnettiin särön kasvunopeudella da/dN ja jännitysintensiteettikertoimen vaihteluvälillä, 'K. Paris:n yhtälön numeerinen integrointi suoritettiin FRANC2D/L tietokoneohjelmalla. Saatujen tulosten perusteella voidaan laskea FAT tutkittavassa tapauksessa. ¿¿th laskettiin alkusärön jännitysintensiteettikertoimen vaihteluvälin ja kynnysjännitysintensiteettikertoimen, 'Kth, perusteella. ¿Kth arvoa pienemmällä vaihteluvälillä särö ei kasva. Analyyseissäoletuksena oli hitsattu jälkikäsittelemätön liitos, jossa oli valmis alkusärö hitsin juuressa. Analyysien tulokset ovat hyödyllisiä suunnittelijoille, jotka tekevät päätöksiä koskien geometrisiä parametreja, joilla on vaikutusta hitsausliitosten väsymislujuuteen.

Discription of a New Calculation Method for Determination of Stoichiometric Dissociation Constants of WeakAcid in Salt Solutions from Potentiometric Titration Data

A recently developed calculation method to determine stoichiometric dissociation constants of weak acids from potentiometric titration data is described. The titration data from three different weak acids in aqueous salt solutions at 25 °C were used as examples of the use of the method. The salt alone determined the ionic strength of the solutions considered in this study, and salt molalities up to 0,5 mol kg -1 were used.

A novel procedure for establishing clinching parameters for high strength steel sheet

The building industry has a particular interest in using clinching as a joining method for frame constructions of light-frame housing. Normally many clinch joints are required in joining of frames.In order to maximise the strength of the complete assembly, each clinch joint must be as sound as possible. Experimental testing is the main means of optimising a particular clinch joint. This includes shear strength testing and visual observation of joint cross-sections. The manufacturers of clinching equipment normally perform such experimental trials. Finite element analysis can also be used to optimise the tool geometry and the process parameter, X, which represents the thickness of the base of the joint. However, such procedures require dedicated software, a skilled operator, and test specimens in order to verify the finite element model. In addition, when using current technology several hours' computing time may be necessary. The objective of the study was to develop a simple calculation procedure for rapidly establishing an optimum value for the parameter X for a given tool combination. It should be possible to use the procedure on a daily basis, without stringent demands on the skill of the operator or the equipment. It is also desirable that the procedure would significantly decrease thenumber of shear strength tests required for verification. The experimental workinvolved tests in order to obtain an understanding of the behaviour of the sheets during clinching. The most notable observation concerned the stage of the process in which the upper sheet was initially bent, after which the deformation mechanism changed to shearing and elongation. The amount of deformation was measured relative to the original location of the upper sheet, and characterised as the C-measure. By understanding in detail the behaviour of the upper sheet, it waspossible to estimate a bending line function for the surface of the upper sheet. A procedure was developed, which makes it possible to estimate the process parameter X for each tool combination with a fixed die. The procedure is based on equating the volume of material on the punch side with the volume of the die. Detailed information concerning the behaviour of material on the punch side is required, assuming that the volume of die does not change during the process. The procedure was applied to shear strength testing of a sample material. The sample material was continuously hot-dip zinc-coated high-strength constructional steel,with a nominal thickness of 1.0 mm. The minimum Rp0.2 proof stress was 637 N/mm2. Such material has not yet been used extensively in light-frame housing, and little has been published on clinching of the material. The performance of the material is therefore of particular interest. Companies that use clinching on a daily basis stand to gain the greatest benefit from the procedure. By understanding the behaviour of sheets in different cases, it is possible to use data at an early stage for adjusting and optimising the process. In particular, the functionality of common tools can be increased since it is possible to characterise the complete range of existing tools. The study increases and broadens the amount ofbasic information concerning the clinching process. New approaches and points of view are presented and used for generating new knowledge.

Effect of thermocycling on bond strength and elasticity of 4 long-term soft denture liners

Statement of problem. Two problems found in prostheses with soft liners are bond failure to the acrylic resin base and loss of elasticity due to material aging.Purpose. This in vitro study evaluated the effect of thermocycling on the bond strength and elasticity of 4 long-term soft denture liners to acrylic resin bases.Material and methods. Four soft lining materials (Molloplast-B, Flexor, Permasoft, and Pro Tech) and 2 acrylic resins (Classico, and Lucitone 199) were processed for testing according to manufacturers' instructions. Twenty rectangular specimens (10 X 10-mm(2) cross-sectional area) and twenty cylinder specimens (12.7-mm diameter X 19.0-mm height) for each liner/resin combination were used for the tensile and deformation tests, respectively. Specimen shape and liner thickness were standardized. Samples were divided into a test group that was thermocycled 3000 times and a control group that was stored for 24 hours in water at 37degreesC. Mean bond strength, expressed in megapascals (Wa), was determined in the tensile test with the use of a universal testing machine at a crosshead speed of 5 mm/min. Elasticity, expressed as percent of permanent deformation, was calculated with an instrument for measuring permanent deformation described in ADA/ANSI specification 18. Data from both tests were examined with 1-way analysis of variance and a Tukey test, with calculation of a Scheffe interval at a 95% confidence level.Results. In the tensile test under control conditions, Molloplast-B (1.51 +/- 0.28 MPa [mean SD]) and Pro Tech (1.44 +/- 0.27 MPa) liners had higher bond strength values than the others (P < .05). With regard to the permanent deformation test, the lowest values were observed for Molloplast-B (0.48% +/- 0.19%) and Flexor (0.44% +/- 0.14%) (P < .05). Under thermocycling conditions, the highest bond strength occurred with Molloplast-B (1.37 +/- 0.24 MPa) (P < .05) With regard to the deformation test, Flexor (0.46% +/- 0.13%) and Molloplast-B (0.44% +/- 0.17%) liners had lower deformation values than the others (P < .05).Conclusion. The results of this in vitro study indicated that bond strength and permanent deformity values of the 4 soft denture liners tested varied according to their chemical composition. These tests are not completely valid for application to dental restorations because the forces they encounter are more closely related to shear and tear. However, the above protocol serves as a good method of investigation to evaluate differences between thermocycled and control groups.

Sea surafe temperture calculation for the Arabian Sea

Sea surface temperature (SST) and seawater d18O (d18Ow) were reconstructed in a suite of sediment cores from throughout the Arabian Sea for four distinct time intervals (0 ka, 8 ka, 15 ka, and 20 ka) with the aim of understanding the history of the Indian Monsoon and the climate of the Arabian Sea region. This was accomplished through the use of paired Mg/Ca and d18O measurements of the planktonic foraminifer Globigerinoides ruber. By analyzing basin-wide changes and changes in cross-basinal gradients, we assess both monsoonal and regional-scale climate changes. SST was colder than present for the majority of sites within all three paleotime slices. Furthermore, both the Indian Monsoon and the regional Arabian Sea mean climate have varied substantially over the past 20 kyr. The 20 ka and 15 ka time slices exhibit average negative temperature anomalies of 2.5°-3.5°C attributable, in part, to the influences of glacial atmospheric CO2 concentrations and large continental ice sheets. The elimination of the cross-basinal SST gradient during these two time slices likely reflects a decrease in summer monsoon and an increase in winter monsoon strength. Changes in d18Ow that are smaller than the d18O signal due to global ice volume reflect decreased evaporation and increased winter monsoon mixing. SSTs throughout the Arabian Sea were still cooler than present by an average of 1.4°C in the 8 ka time slice. These cool SSTs, along with lower d18Ow throughout the basin, are attributed to stronger than modern summer and winter monsoons and increased runoff and precipitation. The results of this study underscore the importance of taking a spatial approach to the reconstruction of processes such as monsoon upwelling.

On loader productivity, rock strength and explosive energy in metal mining

Twenty production blasts in two open pit mines were monitored, in rocks with medium to very high strength. Three different blasting agents (ANFO, watergel and emulsion blend) were used, with powder factors ranging between 0.88 and 1.45 kg/m3. Excavators were front loaders and rope shovels. Mechanical properties of the rock, blasting characteristics and mucking rates were carefully measured. A model for the calculation of the productivity of excavators is developed thereof, in which the production rate results as a product of an ideal, maximum, productivity rate times an operating efficiency. The maximum rate is a function of the dipper capacity and the efficiency is a function of rock density, strength, and explosive energy concentration in the rock. The model is statistically significant and explains up to 92 % of the variance of the production rate measurements.

Shear Strength of Granular Materials, 1967

A theory was developed to allow the separate determination of the effects of the interparticle friction and interlocking of particles on the shearing resistance and deformational behavior of granular materials. The derived parameter, angle of solid friction, is independent of the type of shear test, stress history, porosity and the level of confining pressure, and depends solely upon the nature of the particle surface. The theory was tested against published data concerning the performance of plane strain, triaxial compression and extension tests on cohesionless soils. The theory also was applied to isotropically consolidated undrained triaxial tests on three crushed limestones prepared by the authors using vibratory compaction. The authors concluded that, (1) the theory allowed the determination of solid friction between particles which was found to depend solely on the nature of the particle surface, (2) the separation of frictional and volume change components of shear strength of granular materials qualitatively corroborated the postulated mechanism of deformation (sliding and rolling of groups of particles over other similar groups with resulting dilatancy of specimen), (3) the influence of void ratio, gradation confining pressure, stress history and type of shear test on shear strength is reflected in values of the omega parameter, and (4) calculation of the coefficient of solid friction allows the establishment of the lower limit of the shear strength of a granular material.

Effect Of Simulated Microwave Disinfection On The Linear Dimensional Change, Hardness And Impact Strength Of Acrylic Resins Processed By Different Polymerizing Cycles.

This study investigated the effect of simulated microwave disinfection (SMD) on the linear dimensional changes, hardness and impact strength of acrylic resins under different polymerization cycles. Metal dies with referential points were embedded in flasks with dental stone. Samples of Classico and Vipi acrylic resins were made following the manufacturers' recommendations. The assessed polymerization cycles were: A-- water bath at 74ºC for 9 h; B-- water bath at 74ºC for 8 h and temperature increased to 100ºC for 1 h; C-- water bath at 74ºC for 2 h and temperature increased to 100ºC for 1 h;; and D-- water bath at 120ºC and pressure of 60 pounds. Linear dimensional distances in length and width were measured after SMD and water storage at 37ºC for 7 and 30 days using an optical microscope. SMD was carried out with the samples immersed in 150 mL of water in an oven (650 W for 3 min). A load of 25 gf for 10 sec was used in the hardness test. Charpy impact test was performed with 40 kpcm. Data were submitted to ANOVA and Tukey's test (5%). The Classico resin was dimensionally steady in length in the A and D cycles for all periods, while the Vipi resin was steady in the A, B and C cycles for all periods. The Classico resin was dimensionally steady in width in the C and D cycles for all periods, and the Vipi resin was steady in all cycles and periods. The hardness values for Classico resin were steady in all cycles and periods, while the Vipi resin was steady only in the C cycle for all periods. Impact strength values for Classico resin were steady in the A, C and D cycles for all periods, while Vipi resin was steady in all cycles and periods. SMD promoted different effects on the linear dimensional changes, hardness and impact strength of acrylic resins submitted to different polymerization cycles when after SMD and water storage were considered.

The Crystal-t Algorithm: A New Approach To Calculate The Sle Of Lipidic Mixtures Presenting Solid Solutions.

Lipidic mixtures present a particular phase change profile highly affected by their unique crystalline structure. However, classical solid-liquid equilibrium (SLE) thermodynamic modeling approaches, which assume the solid phase to be a pure component, sometimes fail in the correct description of the phase behavior. In addition, their inability increases with the complexity of the system. To overcome some of these problems, this study describes a new procedure to depict the SLE of fatty binary mixtures presenting solid solutions, namely the Crystal-T algorithm. Considering the non-ideality of both liquid and solid phases, this algorithm is aimed at the determination of the temperature in which the first and last crystal of the mixture melts. The evaluation is focused on experimental data measured and reported in this work for systems composed of triacylglycerols and fatty alcohols. The liquidus and solidus lines of the SLE phase diagrams were described by using excess Gibbs energy based equations, and the group contribution UNIFAC model for the calculation of the activity coefficients of both liquid and solid phases. Very low deviations of theoretical and experimental data evidenced the strength of the algorithm, contributing to the enlargement of the scope of the SLE modeling.