Aaltodoc

Aaltodoc is the institutional repository of Aalto University.

Aaltodoc has a new updated appearance. Instructions for searching and more information is available here.

Otakaari 1 grandhall. Photo: Esa Kapila
 

Recent Submissions

Item
Increase Mechanical Performance in Bio-Based 3D Printed Honeycomb Structures. A Numerical Approach
(2024-03-11) Gupta, Tirtha; St-Pierre, Luc; Fazeli, Mahyar; Insinööritieteiden korkeakoulu; Lipponen, Juha
Owing to their enormous potential for weight savings in a variety of applications, ultralight sandwich structures—which combine stiffening parts with a low-density core—have attracted a lot of research interest. With an emphasis on improving strength, stiffness, and weight reduction, this thesis utilizes finite element analysis to optimize additively manufactured sandwich constructions with a non-regular hexagon honeycomb core built from bio epoxy-based materials and plywood face sheets. The research identifies crucial design considerations and validates the structural integrity of the bio-based sandwich panels by methodically examining parameters like face thickness, core height, panel width, and cell size. These methods are combined with experimental three-point bending tests and theoretical models integrating honeycomb mechanics and classical beam theory. The beam's stiffness and strength are increased by increasing the panel's width, adding a layer of printing core, and thickening the face material. Failures such top face indentation, bottom face fracture, and core fracture were noted during three-point bending testing. As the size of the hexagonal cells with-in the honeycomb core varied, the sandwich panels' strength and stiffness stayed relatively constant. Additionally, a study was done on sandwich panels made with bio epoxy to evaluate their ultimate load capacity and bending stiffness. The utilization of ABAQUS/EXPLICIT for analysis provided valuable insights into performance optimization, with implications for the furniture application. These industries can benefit from sustainable engineering solutions that are driven by high-performance, environmentally friendly materials and manufacturing techniques.
Item
Ilmalaserkeilauksen mahdollisuudet kaupungin maastomallituotannossa
(2024-03-11) Kortelainen, Roosa; Toijanaho, Juho; Insinööritieteiden korkeakoulu; Rönnholm, Petri
Laserkeilaustekniikan hyödyntäminen monissa erilaisissa kartoitustarpeissa on nykyisin arkipäivää. Maanpintaa ja sen rakenteita kuvaavien maastomallien tuotannon pääasiallisena tekniikkana on kuitenkin totuttu pitämään maastokartoituksena toteutettavaa takymetrimittausta. Tässä diplomityössä tutkittiin koko kaupungin alueelta ilmalaserkeilatun pistepilven hyödyntämisen mahdollisuuksia maastomallituotannon näkökulmasta. Työn tavoitteena oli löytää edellytykset pistepilven käytölle sekä selvittää, mikä on pistepilven ja takymetrimittauksen maanpintojen tarkkuus suhteessa toisiinsa. Työssä toteutettiin vertailututkimus, jossa takymetrilla mitattuja maanpinnan pisteiden korkoja verrattiin vastaavan alueen pistepilvestä muodostettuun maanpintamalliin. Tutkimuskohteina työssä toimivat neljää tyypillistä maastomallimittauskohdetta edustavat kohteet, joiden maastokartoitukset on toteutettu eri vuodenaikoina, minkä lisäksi niiden mittausajankohta suhteessa laserkeilaukseen vaihtelee. Tutkimuksen tuloksena saatiin takymetrilla mitattujen pisteiden etäisyys pintamallista. Tulosten perusteella havaittiin, että pintamallin tarkkuus suhteessa takymetrimittauksiin on erittäin hyvä etenkin kovilla pinnoilla. Pehmeiden pintojen osalta erot menetelmien välillä kasvavat suuremmiksi. Tulosten perusteella huomattiin myös, että erityyppisten tutkimuskohteiden tulokset ovat johdonmukaisesti linjassa toistensa kanssa. Pistepilven tarkkuuden puolesta mahdollisuudet ilmalaserkeilauksen hyödyntämiselle ovat hyvät. Tarkkuuden lisäksi laserkeilaus tarjoaa myös turvallisemman mittaustekniikan haastaviin tai vaarallisiin mittauskohteisiin. Jatkoon selvitettäväksi vielä jää myös muiden laserkeilaustekniikoiden käyttömahdollisuudet kaupungin maastomallituotannossa.
Item
Analyzing Future Reinforcement Needs Of the Finnish Transmission System Considering Hydrogen Production
(2024-03-11) Sorjamäki, Joonas; Kasmaei, Mahdi; Millar, Robert; Sähkötekniikan korkeakoulu; Kasmaei, Mahdi
With new challenges and ambitious carbon neutrality goals, hydrogen is becoming an essential part of the green transition. Hydrogen can be produced via electricity. The idea is to generate clean electricity and use it to produce hydrogen through electrolysis. The increased need for electricity production requires building more electricity generation capacity. Furthermore, network investments need to be made to cover the higher electricity transmission needs. The expansion of generation and transmission capacities can be done cost-effectively if the expansion plan is obtained by solving an appropriate optimisation problem. In this thesis, an optimised plan for the increase in generation and transmission capacities is made for the simplified Finnish transmission network. Scenarios, published by Fingrid, are used as the baseline for the demand growth in this thesis. Altogether, six scenarios are simulated, and their results are presented in this thesis. The model of the Finnish transmission network used in this thesis has been prepared at Aalto University. Due to time constraints, the method for arriving at the combined generation and transmission plans used in this thesis is simple and seen as a starting point for future works. The method is static, deterministic, and centralised. Furthermore, many things often considered in grid planning, like the N-1 criterion, are not taken into account. The model used in this thesis is coded and simulated in GAMS software. The main outcomes of the modelling efforts made in this thesis are based on six generation and transmission expansion plans for the six different scenarios modelled in this thesis. Four of the scenarios are taken directly from Fingrid and two more scenarios are also devised. The idea does not constitute a complete plan for future network expansion, as the modelling made in this thesis is simplified. While some conclusions are drawn from the results of the simulations, the simplicity of the method needs to be considered. The main conclusions of the thesis, along with the network plans themselves, are that if only cost-effectiveness is to be maximised and other ongoing discussions and some technical constraints to be kept aside, nuclear energy should be given preference over other energy sources, and other thermal power plants should be phased out. But by considering all the different aspects, the results will be different. Also, the demand in one node should be covered as much as possible with the generation in that same node to minimise network investment needs.
Item
Asiakaslähtöisyys hankekehitysprosessissa: toimitilamarkkinan muutosvoimien vaikutukset
(2024-03-11) Olander, Henri; Koivunen, Teemu; Insinööritieteiden korkeakoulu; Peltokorpi, Antti
Hankekehitys on kiinteistökehitystoimintaa, jolla hankekehitysorganisaatio pyrkii saamaan itselleen kannattavan rakennushankkeen sisältäen suunnittelun, organisoinnin, markkinoinnin, kaavoitusprosessin ja toteuttamisen. Hankekehityksen rooli syntyy tarpeesta toimia monimutkaisen riippuvuuksia sisältävän kokonaisuuden asiantuntijana eri sidosryhmien välillä, jotta tila- ja pääomamarkkinat voidaan yhdistää rakennusmarkkinoiden kautta. Tämän diplomityön tavoitteena oli muutosvoimien vaikutuksia tunnistavan asiakaslähtöisen hankekehitysprosessin muodostaminen. Työssä oli tavoitteena tarkastella mitä megatrendejä ja muutosajureita liittyy toimitilamarkkinaan, jotka vaikuttavat asiakkaiden tarpeiden muutoksiin ja toimitilarakentamisen liiketoiminnan muutoksiin. Tutkimuksessa havaittiin, että hankekehitysprosessia ei ole syytä luoda vastaamaan suoraan asiakaslähtöisyyden ja muutosvoimien tuomiin tarpeisiin. Sen sijaan työssä muodostui tuloksena tarve rinnakkaisprosessille, joka käsittelee toimitilatarpeiden tarkentamista ja asiakaslähtöisyyttä. Tutkimuksessa muodostetiin tämä prosessi ja se nimettiin toimitilojen tarpeiden tarkentamisprosessiksi. Tutkimuksessa tehdyt hypoteesit vahvistuivat haastattelujen pohjalta tuloksiksi. Tulokset hypoteesien pohjalta ovat toimitilojen tarvehierarkia ja toimitilojen tarpeiden tarkentamismahdollisuuden kuvaaja. Tutkimus tuo uutuusarvollaan tarkastelun tämän hetken toimitilamarkkinan muutosvoimiin ja asiakkaiden tarpeiden käsittelyyn. Työ esittää asiakaslähtöisen tarkastelumallin toimitilojen sijoittaja- ja käyttäjäasiakkaiden tarpeiden määrittämiseen tarkastellen muutosvoimia. Tutkimuksessa muodostetulla toimitilojen tarvehierarkialla voidaan kuvata toimitilojen perustarpeita. Lisäksi muodostettua tarpeiden tarkentamismahdollisuuden kuvaajaa voidaan käyttää hahmottamaan hankekehitysorganisaation ja asiakkaiden välistä tarpeiden määrittelyä.
Item
Dependence of Neuronal Entrainment on Individual Brain Dynamics – A Joint Experimental and Computational Modelling Study
(2024-03-11) Repo, Joona; Palva, Satu; Perustieteiden korkeakoulu; Palva, Matias
20 to 60% of people suffering from mental disorders do not respond to conventional treatments. Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) has emerged as a non-invasive, FDA-approved alternative for some treatment resistant mental disor-ders. However, the efficacy of rTMS varies with response rates estimated between 40 and 60%. Personalized rTMS protocols are developed as a response for these low response rates, but current research has not been able to achieve this. Neuronal entrainment, the ability of rTMS to elicit cortical oscillations, has been linked to the neuroplastic effects of rTMS required for treatment response. Therefore, linking indi-vidual brain dynamics with entrainment is important. Brain criticality describes the dynamics of the brain operating near the critical point, a phase transition point of a complex system between order and disorder. Detrended fluctuation analysis (DFA) can be used for quantifying long-range temporal correla-tions, a hallmark of criticality. This thesis explores the relationship of criticality and entrainment by comparing entrainment responses, measured with the phase-locking factor (PLF) with DFA for 19 subjects who were administered 10 Hz rTMS with con-current electroencephalography. The dependence is further explored with virtual rTMS experiment with a hierarchical Kuramoto model. The findings suggest that en-trainment decreases and entrainment spreading increases closer to the critical point. The modeling supports these findings, together emphasizing the possibility of utilizing individual brain dynamics in rTMS personalization.