Engineering Science and Materials Commons^™

Processing Of Ultra-Thin Film Of Un Modified C60 Fullerene Using The Langmuir-Blodgett Technique. Effect Of Structure On Stiffness And Optoelectric Properties, Hasanain Basim Altalebi

Browse all Theses and Dissertations

Monolayer films of C60 fullerene were for the first time produced successfully by using the Langmuir-Blodgett technique. The processing parameters were optimized and the structure of these films has been investigated using Scanning Tunneling Microscopy (STM) and Atomic Force Microscopy (AFM). Film stiffness was measured to be in the range of 15 MPa to 32 MPa depending on the nature of the solvent used to process the films. Optical transparency and electrical performance have been measured and correlated to the film structure. While 100% transparent, the film measured conductivity was in the range of 1013 S/m, that is orders of …

An Experimental Investigation Of Residual Stress Development During Selective Laser Melting Of Ti-6al-4v, Nathan Charles Levkulich

Browse all Theses and Dissertations

Selective laser melting (SLM) is an additive manufacturing (AM) process that gives rise to large thermal gradients and rapid cooling rates that lead to the development of undesirable residual stress and distortion. In this work, a number of different techniques (i.e., x-ray-diffraction, hole-drilling, layer-removal, and contour) were utilized to establish the effect of process parameters on residual stress development during SLM of Ti-6Al-4V. The measurements indicated that higher laser power, slower scan speed, smaller stripe width, reduced substrate overhang, and reduced build plan area each reduce the level of residual stress. In addition, the correlation between microstructure, crystallographic texture, and …

Analytical Strip Method For Thin Cylindrical Shells, John T. Perkins

Theses and Dissertations--Civil Engineering

The Analytical Strip Method (ASM) for the analysis of thin cylindrical shells is presented in this dissertation. The system of three governing differential equations for the cylindrical shell are reduced to a single eighth order partial differential equation (PDE) in terms of a potential function. The PDE is solved as a single series form of the potential function, from which the displacement and force quantities are determined. The solution is applicable to isotropic, generally orthotropic, and laminated shells. Cylinders may have simply supported edges, clamped edges, free edges, or edges supported by isotropic beams. The cylindrical shell can be stiffened …

Redox-Active Solid State Materials And Its Biomedical And Biosensing Applications, Ankur Gupta

Electronic Theses and Dissertations

Reactive oxygen species (ROS) are byproducts of physiological processes in human body, and strengthened production of ROS is known to cause acute conditions such as inflammation, aging, Alzheimer's disease, melanoma and ovarian cancer, fibrosis and multiple sclerosis. Therefore, early detection of ROS at nanomolar concentration (at cellular level) and developing more potent antioxidants is essential for regular health monitoring. As an example, ROS are also responsible for inflammation reactions at orthopedic implants-tissue interface triggered by wear debris. Inflammation induced by ROS results in revision surgery. Coatings of redox-active materials exhibiting antioxidant properties on implants have potential to mitigate the inflammation …

Developing An Insider Threat Experimental Environment, Eric Ortiz

Electronic Theses and Dissertations

Simulated, 3D gaming environments have been used for a wide-range of applications including training, entertainment, and experimentation in an assortment of domains for some time. This can be attributed to their unique ability to emulate multifaceted situations that may be difficult to control, while affording participants the opportunity to operate in a relatively safe environment. In cybersecurity research, investigation of insider threat behavior is an endeavor that has received little attention in terms of available environments and resources for experimental manipulation. This research effort aimed to close this gap. A simulated, 3D gaming environment and accompanying scenarios were developed for …

Frontal Crash Analysis Of A Conformable Cng Tank Using Finite Element Analysis, Datta Sandesh Manjunath

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

The purpose of this study is to computationally model and analyze a Conformable Compressed Natural Gas (CNG) fuel tank for frontal crashes using Finite Element Analysis. Researchers have developed a CNG fuel tank, which is conformable, non-conventional and non-cylindrical. This tank increases cost efficiency, volumetric efficiency and cargo efficiency in CNG vehicle applications. A lightweight pickup truck (2015 Chevrolet Silverado) has been used to integrate the CNG tanks and field-testing has been conducted to demonstrate the application.

The report mainly focuses on the effective finite element modeling of the chassis, brackets and tanks using HYPERMESH and RADIOSS. The frontal crash …

Easily Verifiable Controller Design With Application To Automotive Powertrains, Mohammad Reza Amini

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Bridging the gap between designed and implemented model-based controllers is a major challenge in the design cycle of industrial controllers. This gap is mainly created due to (i) digital implementation of controller software that introduces sampling and quantization imprecisions via analog-to-digital conversion (ADC), and (ii) uncertainties in the modeled plant’s dynamics, which directly propagate through the controller structure. The failure to identify and handle these implementation and model uncertainties results in undesirable controller performance and costly iterative loops for completing the controller verification and validation (V&V) process.

This PhD dissertation develops a novel theoretical framework to design controllers that are …

The Impact Of Active Aerodynamics On Motorcycles Using Computational Fluid Dynamics Simulations, Aditya Sripathi

All Graduate Theses, Dissertations, and Other Capstone Projects

Motorcycles are mostly utilized by commuters whose requirements are cheap and affordable transportation from point A to point B. Motorcycles also provide means to tour various places and have a leisure time for the majority of motorcyclists. Unfortunately, with pros also come cons such as accidents which are disabling or life-taking. According to motorcycle crash statistics produced every year, the majority of motorcycle crashes are caused due to facing unexpected obstacles in the path causing collisions due to insufficient braking time. Thus, this thesis serves as a mean to overcome this issue and provide a technological solution to the world …

Computational Studies On Fluid And Particle Dynamics, Chenguang Zhang

LSU Doctoral Dissertations

This dissertation is divided into two parts. The first part includes chapter 2 to 4, which focus on development and application of numerical algorithm on particle and fluid simulation. Starting with a pure granular system in a driven cavity setup (Chapter 2), we move on to the immersed boundary simulation of fluid solid interaction (Chapter 3). This part ends with a coupled immersed boundary-discrete particle implementation. The second part includes Chapter 5 and Appendix A, each deals with an independent problem and focuses more on the theoretical aspects. Chapter 5 deals with a classic fluid dynamics problem of thermal wave …

การจำลองแบบทางพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณของของเหลวที่ไม่ละลายเข้าหากันในเครื่องปฏิกรณ์แบบจุลภาคที่ขยายขนาด, คณิน มงคล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

สำหรับการสกัดด้วยตัวละลายในเครื่องปฏิกรณ์ขนาดจุลภาคนั้น ของเหลวในกระบวนการจะมีคุณสมบัติที่ไม่ละลายเข้าหากันซึ่งจะทำให้เกิดรูปแบบของการไหลที่แตกต่างกันออกไป โดยการไหลแบบ slug นั้นเป็นรูปแบบการไหลที่มักจะพบได้เมื่อเป็นการไหลที่ความเร็วต่ำ ซึ่งการไหลดังกล่าวสามารถรักษารูปแบบการไหลให้คงที่ตลอดความยาวท่อโดยที่มีประสิทธิภาพในการสกัดที่สูงกว่ารูปแบบการไหลแบบอื่นๆ ซึ่งเป็นผลจากการหมุนวนภายในเนื่องจากการเคลื่อนที่ของของเหลวภายใน slug การศึกษาการสกัดด้วยตัวทำละลายด้วยวิธีการดังกล่าวได้รับการยอมรับว่ามีประสิทธิภาพที่สูงเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการอื่นที่มีการใช้งานอยู่ในปัจจุบัน แต่ที่ผ่านมามักเป็นการศึกษาในระดับจุลภาคซึ่งมีผลผลิตโดยรวมน้อย ในงานวิจัยนี้ได้มุ่งไปที่การศึกษาผลเนื่องจากการเพิ่มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อในระดับมิลลิเมตร ที่มีต่อการเปลี่ยนแปลงรูปแบบการหมุนวนภายใน และความดันตกคร่อมภายใน slug โดยทำการศึกษาด้วยการจำลองแบบทางพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณแบบ 2 มิติ ของการไหลผ่านท่อที่มีพื้นที่หน้าตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมที่มีขนาดแตกต่างกันออกไปตั้งแต่ 1-10 มิลลิเมตร ของเหลว 2 ชนิดที่มีคุณสมบัติการไม่ละลายเข้าหากันประกอบด้วยน้ำและเคโรซีนจะถูกป้อนเข้าสู่ท่อที่อยู่ตรงข้ามกันและเกิดการผสมกันที่บริเวณข้อต่อรูปตัว T โดยเปลี่ยนแปลงค่า Weber number ในช่วง 0.002-0.02 ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มขึ้นของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางท่อทำให้เวลาการหมุนวนลดลง 1.39% และความดันตกคร่อม slug ลดลง 85.12% โดยที่มีอัตราการไหลเชิงปริมาตรเพิ่มมากขึ้น อย่างไรก็ตามพบว่ารูปแบบการไหลแบบ slug จะไม่สามารถพบได้อีกต่อไปเมื่อเป็นการไหลในท่อที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 6 มิลลิเมตร

การออกแบบและผลิตเท้าเทียมแบบไดนามิคสำหรับผู้พิการขาขาดในระดับกิจกรรมปานกลาง, ดนุพงษ์ บุตรทองคำ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในปัจจุบัน ประเทศไทยมีผู้พิการขาขาดจำนวนมากและมีแนวโน้มที่จะเพิ่มจำนวนขึ้นอย่างต่อเนื่องในทุกๆ ปี หากแบ่งตามช่วงอายุของผู้พิการจะพบว่ามีผู้พิการขาขาดในกลุ่มวัยรุ่นถึงวัยกลางคนในช่วงอายุ 15 ถึง 44 ปี ประมาณร้อยละ 39 ของผู้พิการขาขาดทั้งหมด ซึ่งมีจำนวนมากกว่าช่วงอายุอื่นๆ ผู้พิการในกลุ่มนี้จะถูกจัดอยู่ในระดับกิจกรรมปานกลางหรือ K2-K3 ซึ่งเท้าข้างที่ยังเหลืออยู่ของผู้พิการในกลุ่มนี้สามารถปลดปล่อยพลังงานในการดีดตัวไปข้างหน้าที่เพียงพอต่อการเดินด้วยความเร็วเท่ากับคนปกติ อีกทั้งยังสามารถเคลื่อนไหวได้ดีทั้งในระนาบด้านหน้าและด้านข้าง จึงสามารถเดินบนพื้นที่มีความขรุขระหรือต่างระดับได้เป็นอย่างดี แต่ทว่าผู้พิการในกลุ่มนี้ยังคงใช้เท้าเทียมที่มีบริจาคในประเทศซึ่งมีข้อเท้าแข็งเกร็ง ไม่สามารถงอและปลดปล่อยพลังงานในการดีดตัวได้เหมือนเท้าคนปกติ งานวิจัยนี้จึงมีเป้าหมายที่จะออกแบบและผลิตเท้าเทียมแบบไดนามิคสำหรับผู้พิการขาขาดในระดับกิจกรรมปานกลาง ซึ่งสามารถเก็บสะสมพลังงานในจังหวะดีดตัวได้อย่างเหมาะสม และเคลื่อนไหวได้ทั้งในระนาบด้านข้างและด้านหน้า โครงสร้างเท้าเทียมถูกออกแบบโดยใช้วิธีการไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อวิเคราะห์การเก็บสะสมพลังงานและการเคลื่อนไหวให้เหมาะสมกับการใช้งานของผู้พิการในระดับกิจกรรมปานกลางและวิเคราะห์ความแข็งแรงตามแนวทางมาตรสากล ISO10328 โดยจะออกแบบให้มีพลังงานที่เก็บสะสมมากกว่าเท้าเทียมในท้องตลาดเล็กน้อยเพื่อให้พลังงานที่ปลดปล่อยสูงกว่าและใกล้เคียงกับคนปกติ ใช้แนวคิดการออกแบบแบบผ่าครึ่งซีกที่ส้นเท้าและเซาะร่องที่ปลายเท้าช่วยให้เคลื่อนไหวได้ในระนาบด้านหน้า โครงสร้างหลักของเท้าเทียมทำจากวัสดุผสมคาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงสูงและน้ำหนักเบา ซึ่งผลิตโดยใช้วิธีการอบขึ้นรูปแบบสุญญากาศที่ควบคุมความดันและอุณหภูมิ เท้าเทียมต้นแบบได้รับการทดสอบการทำงานและทดสอบการเก็บสะสมและปลดปล่อยพลังงานของเท้าเทียมด้วยวิธีการทดสอบทางกล พบว่าสามารถเก็บพลังงานปลดปลอดพลังงานได้ 0.167 และ 0.137 J/kg ตามลำดับและมีมุมงอเท้าในทิศงอลง, งอขึ้น และพลิกด้านข้างของส้นและปลายเท้าเป็นมุม 8.96 องศา,16.98 องศา, 5.72 องศา และ 7.1 องศา ตามลำดับ ซึ่งเหมาะสมกับการใช้งานของผู้พิการขาขาดในระดับกิจกรรมปานกลาง อีกทั้งยังผ่านการทดสอบความแข็งแรงตามแนวทางมาตรฐานสากล ISO 10328:2006

Reuse And Recycling Drill Cuttings In Concrete Applications, Maziar Foroutan

LSU Master's Theses

Drill cutting (DC) is a major waste produced during petroleum extraction, which could present a major source of contamination to soil and groundwater, if not disposed of properly. The objective of this study aims to test the hypothesis that drill cuttings can be incorporated as an aggregate in the production of concrete, and is suitable for use in controlled, low-strength material (CLSM) for non-structural applications. To achieve this objective, the physical and consensus properties of drill cuttings were characterized. Concrete mixtures were designed for CLSM applications with and without drill cuttings sampled from two sources. Prepared concrete mixes were then …

Environmental Impacts Of Selective Laser Melting: Do Printer, Powder, Or Power Dominate?, Jeremy Faludi, Martin Baumers, Ian Maskery, Richard Hague

Dartmouth Scholarship

This life cycle assessment measured environmental impacts of selective laser melting, to determine where most impacts arise: machine and supporting hardware; aluminum powder material used; or electricity used to print. Machine impacts and aluminum powder impacts were calculated by generating life cycle inventories of materials and processing; electricity use was measured by in‐line power meter; transport and disposal were also assessed. Impacts were calculated as energy use (megajoules; MJ), ReCiPe Europe Midpoint H, and ReCiPe Europe Endpoint H/A. Previous research has shown that the efficiency of additive manufacturing depends on machine operation patterns; thus, scenarios were demarcated through notation listing …

Healing Mechanism Investigation Of Self-Healing Concrete By Microencapsulated Calcium Nitrate, Gabriel Andres Arce Amador

LSU Doctoral Dissertations

Durability of reinforced concrete structures depends highly on the integrity of the concrete which protects the structure from the environment. However, concrete is a brittle material and as such it is prone to cracking which allows for detrimental agents to penetrate the structure and produce early deterioration. Embedding microcapsules with chemical healing agents in concrete materials for self-healing applications as well as implementing SMAs as reinforcement of concrete structures for self-closing of cracks are both state-of-the-art techniques with enormous potential for enhancement of concrete infrastructure durability. In this work, both techniques are combined as an alternative for superior self-healing of …

Integration Of Shape-Memory Alloys And Self-Healing Microcapsules To Enhance Concrete Durability, Luis Adolfo Bonilla

LSU Doctoral Dissertations

Self-healing is a term that has not been used for building material until a few decades ago. The concept of developing a material that mimics what living organisms do, such as identify and repair damage, rather than interesting, constitutes a necessity in today’s deteriorated infrastructure. Concrete is one of the main building blocks that support our society’s roads, buildings, and dams. Increasing the service life of such structures will have an important socio-economic benefit in our society. Self-healing methods in concrete have been studied in order to minimize human intervention in maintenance procedures. Previous research in this area has provided …

Tribological And Dynamical Study Of An Automotive Transmission System, Meng Li

LSU Doctoral Dissertations

The transmission system is critical for automotive and heavy duty equipment due to its prominent role in the powertrain system, which is often challenged with degraded torque capacity and harsh dynamic response. Simulation-guided design can provide appropriate guidelines to resolve these problems with virtual analyses. In current study, the tribological and dynamical study of an automatic transmission is performed at two levels: a wet clutch and powertrain. In this dissertation, tribological study is performed for a wet clutch based on the thermohydrodynamic (THD) analysis that takes the following factors into account. • The groove effect (depth, area, and pattern) is …

Determination Of Forming Ability Of High Pressure Die Casting For Zr-Based Metallic Glass, Lehua Liu, Jiang Ma, Chunyan Yu, Xiusong Huang, Liangju He, Laichang Zhang, Peijie Li, Zhiyuan Liu

Research outputs 2014 to 2021

Large-sized industrial grade Zr₅₅Cu₃₀Ni₅Al₁₀ bulk metallic glass (BMG) was fabricated by a two-step arc-melting process and adding a trace of rare earth yttrium elements. A model to calculate critical cooling rate for forming BMG was established by considering the effect of pressure. Based on the model, the most important indicator, namely the critical size of forming BMG, for design and fabrication of BMG components by high pressure die casting (HPDC) is determined in consideration of different processing parameters, including the pressure and casting temperature. Theoretical calculation and numerical simulation indicated that increasing applied …

Studies Of Ionic Liquid Hybrids: Characteristics And Their Potential Application To Li-Ion Batteries And Li-Ion Capacitors, Mengxin Liu

Browse all Theses and Dissertations

Ionic liquids (ILs) have attracted much attention in electrochemical energy storage systems for their advantageous properties over traditional lithium salt/carbonate solvent electrolyte in terms of higher electrochemical potential windows, comparable ionic conductivity, negative vapor pressure and non-flammability. Ionic liquids can be used as the solvent-free electrolyte in electrochemical double layer capacitors (EDLCs) or can act as the important additives to the carbonate electrolyte in lithium ion batteries (LIBs). Recently, lithium ion capacitors (LICs) have emerge as a novel energy storage system to satisfy the demands for higher energy density and higher power density in portable and transportation systems. This Master …

Synthesis And Characterizations Of Lithium Aluminum Titanium Phosphate (Li1+Xalxti2-X(Po4)3) Solid Electrolytes For All-Solid-State Li-Ion Batteries, Jianping Yang

Browse all Theses and Dissertations

New-generation low-emission transportation systems demand high-performance lithium ion (Li-ion) batteries with high safety insurance at broad operable temperatures. Highly conductive solid electrolyte is one of the key components for such applications. The objective of this thesis is to synthesize and characterize aluminum doped lithium titanium phosphate, i.e. Li1+xAlxTi2-x(PO4)3 (LATP), one of the solid-state electrolytes for potential applications to all solid-state lithium-ion batteries. In this research, sol-gel method and one step solid-state reaction approaches were explored and critical processes were optimized towards maximizing lithium ion conductivities at room temperature. The impacts of the processing conditions on the structures, morphologies, compositions of …

Investigation Of Residual Stresses In Melt Infiltrated Sic/Sic Ceramic Matrix Composites Using Raman Spectroscopy, Kaitlin Noelle Kollins

Browse all Theses and Dissertations

Ceramic matric composites (CMCs) are being developed for use in extreme operating conditions. Specifically, there is interest to replace superalloys with Silicon Carbide/Silicon Carbide (SiC/SiC) CMCs in the hot section of gas turbine engines because of their lower densities, high temperature performance, and oxidation resistance. Residual stresses in SiC/SiC CMCs are a direct result of the high temperature processing conditions, a mismatch in the coefficients of thermal expansion between composite constituents, and silicon crystallization expansion upon cooldown. Understanding the residual stress state and magnitudes of these stresses will enable better prediction of behavior and life performance in application environments. This …