Repository of Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture University of Zagreb
Not a member yet
8447 research outputs found
Sort by
Winch with telescopic lifting machanism
No full textTema ovog diplomskog rada je proračun i konstrukcija vitla s teleskopskim mehanizmom dizanja. Zadatkom je bilo zadano da teleskop mora podići težinu tereta od 2t na visinu od 14 m, brzinom dizanja od 20 m/min, dok je zadana brzina vožnje vitla također 20 m/min, te da se teleskop može okretati oko svoje vertikalne osi brzinom od 2 °/s.
Na samom početku rada ponuđeno je par koncepata, nakon čega je izabran odgovarajući koncept koji se u nastavku rada konstrukcijski proračunavao. Na kraju rada nalazi se tehnička dokumentacija sklopa.The topic of this master thesis is the calculation and design of a winch with a telescopic lifting mechanism. The task was that the telescope must lift a load with a weight of 2t to a height of 14 m, with a lifting speed of 20 m/min, while the speed of the winch is also 20 m/min, and that the telescope can rotate around its vertical axis at a speed of 2 °/s.
At the beginning of this paper, a couple of concepts were offered, after which the appropriate concept was chosen, which design was calculated. At the end of the work is the technical documentation of the assembly
140 t winch with load rotation
No full textU ovome radu biti će prikazan proračun, odabir koncepata i izbor komponenti vitla velike
nosivosti. Vitlo se koristi za pomicanje poklopaca u nuklearnim elektranama. Prilikom
proračuna će se koristiti faktori sigurnosti koji ovise o pogonskoj grupi koja nam je naime
zadana zadatkom. Proračun standardnih dijelova: mehanizma za prihvat tereta, mehanizma za
dizanje i mehanizma za vožnju biti će izvedeno analitički, dok će nosiva konstrukcija zbog
svoje složenosti biti proračunata FEM analizom. Naposlijetku, poslije proračuna generirati će se
konačni CAD model.In this paper, the calculation, selection of concepts and selection of components for a high-load winch will be presented. The winch is used to move covers in nuclear power plants. The calculation will use safety factors that depend on the operating conditions that are assigned to us by the task. The calculation of the standard parts: the load receiving mechanism, the lifting mechanism and the driving mechanism will be performed analytically, while the load-bearing structure will be calculated by FEM analysis due to its complexity. Finally, after the calculation, the final CAD model will be generated
Stress analysis in wind turbine tower
No full textU ovom završnom radu provedena je kvazistatička analiza čvrstoće stupa prototipa vjetroagregata s horizontalnom osi vrtnje K80 snage 2,5 MW tvrtke Končar. Stup je izrađen od čelika. Stup je sastavljen od segmenata cilindričnog i konusnog oblika. Stup se sastoji od četiri segmenta međusobno spojenih vijcima. Opterećenje stupa izračunato je u programskom paketu Bladed, prema Germanischer Lloyd smjernicama za klasu IIA vjetroagregata. Analiza čvrstoće provedena je numerički u programskom paketu Abaqus primjenom metode konačnih elemenata. Proračunski model vjetroagregata sastoji se od deset različitih dijelova. Šest dijelova koji predstavljaju prirubnice modelirano je kao standardna trodimenzijska tijela, a ostali dijelovi kao ljuske. Dijelovi su nakon spajanja u sklop diskretizirani mrežom tetraedarskih, prizmatičnih i pravokutnih ljuskastih konačnih elemenata. Stup vjetroagregata bilo je potrebno opteretiti vlastitom težinom, vjetrom, silama i momentima na vrhu stupa koji su posljedica dijelova koje stup nosi. Detaljno je analizirano opterećenje stupa uslijed djelovanja vjetra, pri čemu je opterećenje od djelovanja vjetra modelirano kao površinsko opterećenje na vanjsku površinu stupa. Za modeliranje služilo se smjernicama iz „Eurocode 1: Actions on structures — General actions — Part 1-4: Wind actions“. Također je u radu korištena tehnika podmodeliranja, da bi gustom mrežom konačnih elemenata diskretizirali dio oko ulaza u stup vjetroagregata gdje se očekuje pojava koncentracije naprezanja zbog složene geometrije. Prije numeričke analize stupa vjetroagregata K80, izvršena je verifikacija korištenih konačnih elemenata na problemu savijanja cilindra opterećenog vlastitom težinom i hidrostatskim tlakom. Kao rubni uvjet na donjem kraju cilindra definirano je uklještenje. Iz rezultata dobivenih proračunom zaključeno je da postojeća konstrukcija stupa zadovoljava kriterij čvrstoće za razmatrani slučaj opterećenja koji odgovara opterećenju pri normalnoj proizvodnji struje uz gubitak električne mreže pri ekstremnim udarima vjetra koji se javljaju jednom godišnje.This paper describes a quasi-static stress analysis of the wind turbine tower prototype K80 with horizontal axis of rotation and 2.5 MW of power manufactured by Končar. The tower is built of steel. The tower is assembled from segments which have cylindrical or conical shape. The tower consists of four segments, mutually combined with screws. The tower load is calculated for IIA class wind turbine, according to Germanischer Lloyd guidelines for wind turbines design, using the Bladed software. The numerical stress analysis is conducted in Abaqus software, using Finite Elements Method. The wind turbine calculation model is composed of ten various parts. Six parts that represents flanges are Solid modeled and rest of them are Shell modeled. After connecting the assembly, the parts are discretized using a mesh composed of tetrahedral, prismatic and rectangular shell finite elements. It was necessary to load the wind turbine tower with its own weight, the wind load, and concentrated forces and moments acting at the top of the tower that are result of parts carried by the tower. The load from the wind is detailed analyzed, while the load from the wind to the tower is modeled as a surface load to the outer surface of the tower. For modeling, the guidelines from „Eurocode 1: Actions on structures — General actions — Part 1-4: Wind actions“ are used. The submodeling technique is used for making dense mash of finite elements in the region of the entrance to the tower where the stress concentration, due to complex geometry, is expected. Prior to the numerical analysis of wind turbine tower K80, the verification of applied elements performed for solving the problem of a cylinder loaded by its own weight and hydrostatic pressure. Thereby, the encastre boundary condition is defined for the lower end of the cylinder. From the calculation results, it has been concluded that the existing construction of the tower satisfies the stress criterion for the load case considered. The analyzed load case corresponds to the load generated during the normal electricity production, coupled with the loss of electrical network at extreme wind gusts, which appear once a year
Analysis of a finned heat exchanger in the automotive industry
No full textTijekom rada svakog izmjenjivača topline, toplina se izmjenjuje pomoću konvekcije, radijacije i kondukcije pa se radi pojednostavljenja uvodi veličina koeficijent ukupnog prijelaza topline. Budući da je tu veličinu nemoguće direktno izmjeriti, razvijen je čitav niz različitih metoda kojima se on nastoji odrediti. Te su metode primjenjive na specifični problem s manjom ili većom razinom točnosti pri čemu ona ovisi o nizu parametara svojstvenih promatranom izmjenjivaču topline, a uglavnom se svode na definiranje pojednostavljenog matematičkog modela. U ovom je radu dan opis specifičnog tipa orebrene geometrije kao i uočenih mehanizama prilikom strujanja zraka kroz istu, a zatim je pristupljeno analizi postojećih korelacijskih metoda s ciljem izvođenja matematičkog modela koji bi opisao toplinske performanse ovakvog
tipa izmjenjivača. Formirane su dvije vrste modela: empirijski i poluempirijski model, a razlika između njih je u načinu na koji se određuje koeficijent prijelaza topline sa strane zraka. U empirijskim modelima koeficijent prijelaza topline sa strane zraka definiran je korištenjem empirijskih izraza prema istraženoj literaturi, dok je u poluempirijskim modelima umjesto isključivo empirijskih izraza korištena kombinacija empirijskih i analitičkih izraza s ciljem
povećanja pouzdanosti modela. Nakon izvođenja nekoliko različitih modela obaju vrsta provedena je usporedba njihovih rezultata s preuzetim eksperimentalnim podacima uz komentiranje potencijalnih izvora grešaka.Within every heat exchanger, heat transfer occurs via convection, radiation and conduction so,
to simplify the analysis procedure, the term overall heat transfer coefficient is introduced. Since
it can not be measured directly, a variety of different correlation methods has been developed
with a goal of determining its value. Those methods are applicable to specific problems with
some expected degree of accuracy, depending on operating conditions and parameters of the
heat exchanger, which is usually done by defining a simplified mathematical model.
In this paper, specific type of finned heat exchanger geometry, as well as appropriate
mechanisms relevant for the airflow through the said geometry, are explained. Furthermore,
multiple available correlation methods have been analysed with a goal of creating a
mathematical model used to estimate thermal performance of said type of heat exchanger. Two
types of models have been formed: empirical and semi-empirical model, the main difference
between them being the way heat transfer coefficient on the airside is derived. Empirical models
utilize empirical expressions adopted from the appropriate literature, while in semi-empirical
models analytical expressions have been introduced alongside some of the empirical ones with
a goal of improving their accuracy. After the models were defined, they have all been compared
against the given experimental data and potential sources of error have been discussed
Sustainability reporting for companies
No full textNovi regulatorni okvir Europske unije, predvođen Direktivom CSRD, od poduzeća zahtijeva strateški pristup upravljanju klimatskim utjecajima. Ovaj rad razvija i testira metodu odabira prioriteta koja omogućuje sustavnu primjenu standarda ESRS E1, pretvarajući regulatorne obveze u informirane poslovne odluke. Metoda se temelji na dvostupanjskom pristupu. Prvo, višekriterijska analiza rangira potencijalne mjere za smanjenje emisija kako bi se identificirala ona s najvišim strateškim prioritetom. Zatim se provodi detaljna financijska analiza isplativosti. Primjenom metode na studiju slučaja tvrtke Badel 1862, kao prioritetna mjera identificirana je modernizacija sustava rasvjete. Ova se mjera istaknula zbog optimalnog odnosa između značajnih energetskih ušteda i niskih investicijskih troškova. Detaljna financijska analiza ugradnje dizalica topline pokazala je stvarnu isplativost mjere te važnost provođenja analize pri donošenju odluka o velikim poslovnim potezima. Rad zaključuje da ovakav strukturirani pristup omogućuje poduzećima da učinkovito upravljaju procesom dekarbonizacije. Kroz jasne kriterije i financijsku provjeru, regulatorni zahtjevi postaju temelj za stvaranje konkretnih, mjerljivih i poslovno korisnih projekata.The new regulatory framework of the European Union, led by the Corporate Sustainability Reporting Directive (CSRD), requires companies to adopt a strategic approach to
managing climate impacts. This paper develops and tests a prioritization method that
enables the systematic application of the ESRS E1 standard, transforming regulatory
obligations into informed business decisions. The method is based on a two-stage approach. First, a multi-criteria analysis ranks potential greenhouse gas emission reduction
measures to identify the one with the highest strategic priority. Then, a detailed financial viability analysis is conducted. Applying the method to the case study of Badel
1862, the modernization of the lighting system was identified as the priority measure.
This measure stood out due to its optimal balance between significant energy savings
and low investment costs. A detailed financial analysis of the heat pump installation
has demonstrated the project’s financial viability and highlighted the importance of
conducting such evaluations when making decisions on major business initiatives. The
paper concludes that this structured approach enables companies to effectively manage
the decarbonization process. Through clear criteria and financial validation, regulatory
requirements become the foundation for creating concrete, measurable, and commercially beneficial projects
Izrada prediktivnog modela procesa presvlačenja elektroda u proizvodnji baterijskih ćelija
No full textIn this master's thesis, an in-depth overview of battery manufacturing, as well as the theory behind basic machine learning algorithms, was provided, with specific focus on the anode coating process. The data pipeline of BMW's Battery Cell Competence Center (BCCC) was also described in detail, particularly emphasizing the coating process. The primary goal of this work was to develop a machine learning model to predict pump speed, thereby optimizing the production of battery prototypes at the BCCC. To this end, data preparation was conducted to create an interpretable and usable dataset. The prediction model was divided into two parts: the Wet Loading Model and the Pump Speed Model. Each part was separately assessed, trained, and tested. Finally, the thesis introduced a data quality check script and the concept of DMC tracking.U ovom diplomskom radu pružen je detaljan pregled proizvodnje baterija, kao i teorijska osnova osnovnih algoritama strojnog učenja, s posebnim naglaskom na proces nanošenja premaza na anodu. Također je detaljno opisan podatkovni tijek unutar BMW-ovog Battery Cell Competence Center (BCCC), s posebnim fokusom na proces premaza. Primarni cilj ovog rada bio je razviti model strojnog učenja za predviđanje brzine pumpe, čime bi se optimizirala proizvodnja prototipa baterija u BCCC-u. U tu svrhu provedena je priprema podataka kako bi se stvorio interpretabilan i upotrebljiv skup podataka. Prediktivni model podijeljen je u dva dijela: model mokrog opterećenja i model brzine pumpe. Svaki dio je zasebno procijenjen, treniran i testiran. Na kraju, rad uvodi skriptu za provjeru kvalitete podataka i koncept DMC praćenja
Mehaničko modeliranje pozitivne elektrode baterijskih ćelija s elektrolitom u čvrstom stanju
No full textASSBs represent a significant leap forward in battery technology, primarily due to their use of
solid electrolytes instead of liquid ones. This change eliminates flammable liquid components
and enables higher energy densities. Mechanical properties of solid-state electrolytes,
particularly their stiffness, introduce complexities in the electrode-electrolyte interface.
These complexities can lead to mechanical degradation over repeated charge-discharge cycles,
impacting the battery's lifespan and overall performance. The motivation behind this work is to
propose computationally efficient RVE model that can simulate these interactions, providing
insights into physical processes within an ASSB.ASSB predstavljaju značajan korak naprijed u tehnologiji baterija, prvenstveno zbog upotrebe
čvrstih elektrolita umjesto tekućih. Ova promjena eliminira zapaljive tekuće komponente i
omogućuje veće gustoće energije. Mehanička svojstva elektrolita u čvrstom stanju, posebice
njihova krutost, uvodi složenost u kontakt elektroda-elektrolit koji može dovesti do mehaničke
degradacije tijekom ponovljenih ciklusa punjenja i pražnjenja, utječući na životni vijek baterije
i ukupne performanse. Motivacija ovog rada je prijedlog računalno učinkovitog modela
reprezentativnog volumnog elementa koji može simulirati ove interakcije, pružajući uvid u
fizikalne procese unutar ASSB-a
Fatigue analysis of passenger ship window frame
No full textOsnovni zahtjev svakog broda je veća nosivost, koja donosi i veću zaradu, dovodi do dodatnih optimiziranja brodskih konstrukcija i povećane primjene čelika povišene čvrstoće, zbog kojih je došlo do porasta opće razine naprezanja u konstrukcijama. Za ojačane čelike, koji se široko primjenjuju u suvremenoj brodogradnji zbog povoljnog odnosa čvrstoće i mase, problemi zamora dodatno su naglašeni. Problemi su nastali kada se brodska konstrukcija zamijenila sa ekvivalentnom izrađenom od čelika povišene čvrstoće, a nastavili su se koristiti uobičajeni konstrukcijski detalji, izrađeni uobičajenim postupcima obrade i spajanja, za koje se ispostavilo da ne ostvaruju zadovoljavajuću dinamičku izdržljivost u uvjetima viših naprezanja. Upravo zato detaljna analiza mehanizama zamora, utjecajnih faktora i metoda prevencije ostaje obavezna pri projektiranju brodova, a to je i tema ovog završnog rada.
Cilj ovog rada je procjena zamornog naprezanje konstrukcijskih detalja, kruzera. Analizirani su veliki otvori prozora na pramcu, sredini i krmi broda, koji su dio složene konstrukcije sastavljene od niza međusobno povezanih komponenti koje stalno međusobno djeluju, prenoseći naprezanja kroz cijelu strukturu kako bi održale njezin integritet pri djelovanju opterećenja. Zbog same složenosti sustava, za zadano opterećenje vrlo je teško analitički točno ili čak približno odrediti naprezanja u konstrukcijiThe fundamental requirement for every ship is increased deadweight capacity, which leads to higher profits and drives further optimization of ship structures. As a result, high-tensile-strength steels are commonly used in shipbuilding, which in turn has raised overall stress levels in ship structures. With these high-tensile-strength steels, widely applied in modern shipbuilding due to their superior strength-to-weight ratio, fatigue issues have become an even greater concern. Problems arose because traditional ship structures built from mild steel were replaced with nominally equivalent designs made of high-tensile-strength steel, while conventional structural details and common production and assembly practices continued unchanged, without accounting for the new material. It was later found that such details did not provide adequate fatigue resistance under higher stress conditions. For this reason, a detailed analysis of fatigue mechanisms, influencing factors, and preventive methods remains essential in ship design, and it is the subject of this thesis.
The main aim of this thesis is to assess fatigue stresses in the structural details of a cruise ship. The analysis focuses on large window openings at the bow, amidships, and the stern, which are part of a complex structure composed of many interconnected components that continuously interact, transferring loads—and therefore stresses—throughout the vessel to maintain structural integrity. Given the inherent complexity of such a system, it is very difficult to derive an exact, or even approximate, analytical solution for the stresses under specified loads. Therefore, this thesis uses the finite element method (FEM) to obtain an approximate stress distribution, which is required to calculate fatigue damage
Application of De Novo programming for decision-making in production
No full textOsnovni zadatak proizvodnih poduzeća je učinkovito koristiti dostupne resurse kako bi proizvela proizvode u željenoj količini, kvaliteti, unutar zadanog vremena i s minimalnim troškovima. Ovaj rad istražuje primjenu kvantitativne metode De Novo programiranja za optimizaciju proizvodnje i donošenje odluka u proizvodnim sustavima. Prvo se daje pregled kvantitativnih metoda i sistematizacija programske podrške za optimizaciju. Zatim se u radu opisuje proizvodna funkcija poduzeća, uključujući proizvodni program i proces proizvodnje. U sklopu rada je potom primijenjena metoda De Novo programiranja kako bi se matematički modelirao konkretni problem u proizvodnji i našlo optimalno rješenje korištenjem programskog jezika Python. Na temelju analize dobivenih rezultata, dana je preporuka za donošenje odluka koju poduzeće može koristiti za poboljšanje svojih proizvodnih procesa.The primary task of manufacturing companies is to efficiently utilize available resources to produce products in the desired quantity and quality, within the given time frame, and at minimal costs. This thesis explores the application of the quantitative De Novo programming method for production optimization and decision-making in manufacturing systems. The paper first provides an overview of quantitative methods and a systematization of software tools for optimization. It then describes the production function of the company, including the production program and manufacturing process. Then, De Novo programming is applied to mathematically model a specific problem in production and find the optimal solution using the Python programming language. Based on the analysis of the obtained results, a decision-making recommendation is provided that the company can use to improve its production processes
Adapting design process of dental abutments for using SLM additive technology
No full textBudući da je u okviru dentalne protetike iznimno važna točnost dimenzija
komponenti koje se u njoj primjenjuju kako ne bi došlo do neželjenih posljedica po pacijenta
još uvijek postoje brojne nepoznanice kako iste postići ukoliko se pri proizvodnji koristi SLM
(eng. Selective Laser Melting) tehnologija te materijali poput titana i CoCr. Tako je svrha ovoga
rada bolje razumjeti što doprinosi nastanku deformacija pri proizvodnji složenih dentalnih
nadogradnji kako bi se smanjila količina naknadne obrade pri čemu se koristi navedena
tehnologija i spomenuti materijali te kao rezultat toga istaknuti smjernice koje je potrebno
pritom primijeniti. U tom smislu osmišljene su dvije skupine artefakata pri čemu su jedni uzorci
relativno jednostavne geometrije, a drugi konstrukcije koje predstavljaju pojednostavljene
stvarne složene nadogradnje all on 6. Kod uzoraka varirani su poprečni presjeci, a kod
konstrukcija njihove ukrute. Jedna i druga skupina proizvedene su kako iz titana tako i iz CoCr
pomoću SLM printera te su svi artefakti toplinski obrađeni popuštanjem, a samo nekoliko
konstrukcija je podvrgnuto narednim proizvodnim operacijama. Za snimanje i mjerenje
artefakata korišten je elektronički mikroskop, a nakon toga napravljena je jednostavnija analiza
u Excelu. Kako eksperiment sadrži 14 različitih uzoraka i 20 različitih konstrukcija kao rezultat
analize prikazani su samo neki uzorci i konstrukcije. Tako je ustanovljeno da pri konstruiranju
složenih nadogradnji treba pronaći kompromis između krutosti i rashladne površine dotične
konstrukcije. Osim toga nužno je ukrutiti krajeve složenih nadogradnji kako bi se smanjio
utjecaj deformacija na količinu naknadne obrade. Također, u tom smislu potrebno je smanjiti
funkcionalne mjere ne više od 2 % za slučaj dimenzijski stabilnijeg titana i 3 % za CoCr.Given the critical importance of dimensional accuracy in dental prosthetics, where
deviations can lead to undesirable consequences for the patient, there remains a significant
knowledge gap regarding how to achieve such precision when employing Selective Laser
Melting (SLM) technology, particularly with materials such as titanium and cobalt-chromium
alloys. The objective of this study is to gain a deeper understanding of the factors contributing
to deformation during the manufacturing of complex dental restorations in order to minimize
the extent of post-processing required when utilizing the aforementioned technology and
materials, and as a result to establish design guidelines that can be applied in practice. To this
end, two sets of artifacts were developed in which the first set consists of samples with relatively
simple geometries, while the second includes structures representing simplified versions of real
all on 6 dental restorations. In the case of the samples, variations in cross-sectional geometry
were introduced, whereas in the more complex constructions, different reinforcement
configurations were tested. Both groups were fabricated using an SLM printer from titanium
and CoCr and all of the artifacts underwent thermal treatment via annealing, while only a subset
of the complex constructions was subjected to additional post-processing operations. Imaging
and dimensional measurements were conducted using an electron microscope, followed by a
preliminary data analysis performed in Excel. The experiment comprised 14 distinct sample
geometries and 20 different restoration constructions and due to the scope of the study, only a
representative selection of these is presented in the results. The analysis indicates that, when
designing complex restorations, it is crucial to find the balance between the rigidity and the heat
dissipation surface area of the structure. Furthermore, reinforcing the ends of complex
restorations is necessary to reduce deformation and thus minimize post-processing. It is also
recommended to reduce functional dimensions by no more than 2% for dimensionally more
stable titanium, and by up to 3% for CoCr