Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Simulation driven design of timber bolster in fibre composite
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Aeronautical and Vehicle Engineering, Lightweight Structures.
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Aeronautical and Vehicle Engineering, Lightweight Structures.
2016 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The primary objective of this thesis is to investigate a simulation and optimisation based methodology using fibre composite materials to lower the weight of timber bolsters. The timber bolsters secure the timber from falling off the truck during loading and transport. A lighter forestry truck is beneficial for several reasons such as increased payload and fuel efficiency and a decreased environmental impact.

This thesis includes a concept study for a bolster made of fibre composites. Carbon and glass fibres together with polyurethane were chosen as material system and the recommended manufacturing methods were pultrusion and resin transfer moulding. A study of the economy related to the timber transport was conducted during the concept phase to investigate the potential business case.

The thesis also includes an optimisation of the generated concept. The optimisation focused on geometry and fibre layup. By the use of optimisation the weight was reduced from the initial 136 kg of aluminium to 87 kg of glass and carbon fibre. The optimised design was compared with today’s aluminium bolsters and indicated that the composite bolster is realistic from an economic perspective.

A methodology for analysing bolted joints in fibre composites was developed. The analysis was made using the finite element method and resulted in a comparison between different failure criteria. Based on the results it can be concluded that the prediction of failure differs significantly depending on used failure criterion and tests are needed for verification.

Finally a simulation was made to verify the structures response to an impact. The simulation was compared with calculations using energy equations showing a fairly good agreement.

Abstract [sv]

Det huvudsakliga syftet med detta examensarbete var att använda metodik baserad på simulering och optimering samt fiberkompositmaterial för att minska vikten på timmerbankar. Timmerbankar används för att lastsäkra timmer på lastbilar under lastning och transport. En lättare lastbil är fördelaktig av flera anledningar som t.ex. ökad kapacitet för nyttolast och bränsleeffektivitet samt en minskad miljöpåverkan.

Examensarbetet inkluderar en konceptstudie för en timmerbanke i fiberkomposit. Kolfiber och glasfiber tillsammans med polyuretan valdes som material. Pultrusion och resin transfer moulding rekommenderades som tillverkningsmetoder. En studie av ekonomin relaterad till timmertransport genomfördes under konceptstudien för att undersöka om konceptet har potential att vara ekonomiskt gångbart.

Examensarbetet innehåller även en optimering av det genererade konceptet. Optimeringen fokuserade på geometri samt kompositlaminatets fiberriktningar och stackningsordning. Genom användning av optimering minskades vikten på banken från dagens 136 kg i aluminium till 87 kg med glas och kolfiber. Den optimerade banken jämfördes med en existerande aluminiumbanke ur ett ekonomiskt perspektiv och slutsatsen är att med de givna antagandena har den optimerade konstruktionen större ekonomisk potential.

En metod för att analysera skruvförband i komposit utvecklades och olika brottkriterier har undersökts. Analysen genomfördes med finita elementmetoden och resulterade i en jämförelse mellan olika brottkriterier. Baserat på resultaten kan det konstateras att prediktering av brott påverkas avsevärt av använt brottkriterium och att verifierande provning behövs.

Slutligen genomfördes en simulering för att verifiera strukturens respons vid en slag last. Simuleringen jämfördes med beräkningar baserade på energiekvationer och på påvisade skaplig överenstämmelse.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , p. 80
Series
TRITA-AVE, ISSN 1651-7660 ; 2016:69
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-203367OAI: oai:DiVA.org:kth-203367DiVA, id: diva2:1082068
External cooperation
Scania
Subject / course
Lightweight Structures
Examiners
Available from: 2017-03-15 Created: 2017-03-15 Last updated: 2017-03-15Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(3184 kB)77 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3184 kBChecksum SHA-512
d8759a5e7a0ea282f34d4ad35f6ff0b8523b93e2f7fe4a608ccfb0489d7e0a1ca4cd8c6e5739a3186638bf50b15541a8d8e694a448a6861e955d028eda85ad2b
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Lightweight Structures
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 77 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 200 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf