Applied Mechanics Commons^™

Kennesaw State University And United Alloy Corporation Robotic Pick And Place Project, Kathryn Bharadwaj, Logan Spencer, Tharkun Hudlow

Senior Design Project For Engineers

United Alloy Corporation (UAC), a company specializing in unique aluminum parts for aeronautics, needed a fix to their error prone, labor-intensive billet press operation. The process has a problem of adding the wrong size or wrong alloy billet to the induction oven, which results in a waste of raw materials. The billets range from ten to thirty-seven inches in length and weigh up to three hundred pounds. Currently, an operator uses a gantry crane to check and lift the billets from a rack onto the magazine of an induction oven. The magazine can hold up to three billets safely and …

Free Vibration Analysis Of Rotating Beams Based On The Modified Couple Stress Theory And Coupled Displacement Field, Alireza Babaei, Masoud Arabghahestani

Mechanical Engineering Graduate Research

In this paper, transverse vibration analysis of rotating micro-beam is investigated based on the modified couple stress theory. The simply-supported micro-beam is modeled utilizing Euler-Bernoulli and Timoshenko beam theories. The system is rotating around a fixed axis perpendicular to the axial direction of the beam. For the first time, displacement filed is introduced as a coupled field to the translational field. In other words, the mentioned rotational displacement field is expressed as a proportional function of translational displacement field using first (axial), second (lateral), and third (angular or rotational) velocity factors. Utilizing Hamilton’s approach as a variational method, dynamic-vibration equations …

Design Of Smart Trashcan, Haoran Song

Senior Theses

A smart trashcan has been designed which can bring convenience to people for throwing their garbage away during the COVID-19 pandemic. A prototype is made from cardboard to demonstrate its function. This trashcan can sense people who are coming and leaving, and it can open and close automatically. The trashcan is powered by solar energy. A solar panel is mounted on top of the trashcan supporter. This design is specifically for use in China.

Half-Barrel Planter Mover, Mihir Shah, Natalie Lewis, Mason James Hughes

Mechanical Engineering

A device for transporting heavy barrel planters is needed. Barrel planters are wooden wine barrels that have been cut in half along the circumference. They are used to store and grow a variety of plants. As such, they can contain more than 300 pounds of soil. The products currently on the market are not designed for such heavy planters, are cost prohibitive, and do not take advantage of the tapered design of a wine barrel half. A solution is needed that is durable, easy to use, and low cost. This final design report will show the steps used to find …

Accelerated Controller Tuning For Wind Turbines Under Multiple Hazards, Aly Mousaad Aly, Milad Rezaee

Faculty Publications

During their lifecycle, wind turbines can be subjected to multiple hazard loads, such as high-intensity wind, earthquake, wave, and mechanical unbalance. Excessive vibrations, due to these loads, can have detrimental effects on energy production, structural lifecycle, and the initial cost of wind turbines. Vibration control by various means, such as passive, active, and semi-active control systems provide crucial solutions to these issues. We developed a novel control theory that enables semi-active controller tuning under the complex structural behavior and inherent system nonlinearity. The proposed theory enables the evaluation of semi-active controllers’ performance of multi-degrees-of-freedom systems, without the need for time-consuming …

Enduro Campers, Ryan J. Shomsky, Alexander W. Horst, Kevin S. Pickering, Jackson L. Aplanalp, Luke Arana, Will Firestone

Mechanical Engineering

The Enduro Campers senior project team (Formerly known as Lobo Campers senior project team) was recruited by Mr. Leif Stein to assist in the design, manufacturing, and testing of the materials and components of his company’s expedition box camper. The two main focuses of the project, divided into two sub-teams, were on the testing and manufacturing process of the materials used in the camper, and on the design and analysis of the camper’s access door, step box, and other subsystems.

The focus of the materials analysis and manufacturing team was based around the design parameter to use composite sandwich panels …

A Single-Stage Passive Vibration Isolation System For Scanning Tunneling Microscopy, Toan T. Le

Master's Theses

Scanning Tunneling Microscopy (STM) uses quantum tunneling effect to study the surfaces of materials on an atomic scale. Since the probe of the microscope is on the order of nanometers away from the surface, the device is prone to noises due to vibrations from the surroundings. To minimize the random noises and floor vibrations, passive vibration isolation is a commonly used technique due to its low cost and simpler design compared to active vibration isolation, especially when the entire vibration isolation system (VIS) stays inside an Ultra High Vacuum (UHV) environment. This research aims to analyze and build a single-stage …

Jcati Base Plate, Jacob Atamian

All Undergraduate Projects

Students of the Mechanical Engineering Technology (MET) program at Central Washington University have contributed to an ongoing Carbon Fiber Recycler project funded by the Joint Center for Aerospace Technology Innovation (JCATI). The goal of this project was to modify the existing recycling system to produce a higher success rate of recycled carbon composite material. This report focuses on increasing the rigidity of the crushing gears so that the deflection occurring among the components during operation was below 0.005 inches to ensure proper operating conditions. The operating speed of the crushing gears was 2.5 rpm with a crushing load of 10,500 …

Jcati Carbon Fiber Recycling Shredder, Benjamin Cooley

All Undergraduate Projects

Once carbon fibers are cast into a resin and used in a composite material, retrieving those fibers can be a difficult task. However, it is beneficial to recycle and reuse the fibers from old unneeded components rather than pay the cost of acquiring new ones. The Joint Center for Aerospace Technology Innovation (JCATI) carbon fiber recycling device condenses the multistep process of extracting the fibers by integrating all steps into one automated device. In the previous version of the device, the cutting blades turned the long composite strips into thin fingers but did not sever them across the width.

The …

Balsa Wood Bridge, Andrew Harris

All Undergraduate Projects

Faculty at Central Washington University proposed a challenge to mechanical engineering students that could be accomplished in an in-home setting. The goal was to create a balsa wood bridge, weighing no more than 85 grams, that can support a load over an open span and raise above its resting position by means of a mechanical system. To produce a successful solution to the problem, a vertical lift bridge was created consisting of two lifting towers and a load bearing bridge. Using equations of static equilibrium and strength of materials, the required width for each member was determined. Project requirements were …

Mini Rc Baja Car, Jason Schindler

All Undergraduate Projects

Incorporating each aspect of engineering incorporated into a senior project is difficult. That is why an RC Baja car is a great senior project for Mechanical Engineering students. The approach that students must take to design, construct, and test the car is to set parameters, and to make overall goals that can be easily measured. These goals include, but not limited to things like a $700 budget and the ability to withstand a 1-foot drop to a flat surface on all four wheels simultaneously. First, the design must meet the specifications and rules that are set previously. This ensures that …

Hydraulic Balsa Wood Rising Bridge, Kaitlyn Greenfield

All Undergraduate Projects

What is the solution to allowing tall vessels to navigate past a vehicle bridge that is less than 10 [ft] above the water? To answer this question, a balsa wood bridge was designed, constructed, and tested. The bridge needed to articulate by mechanical means, allow for travel through the bridge, and be able to withstand ample force while the main structure only being constructed of balsa wood and glue. The project was analyzed in sections. These sections include: the bridge structure and its members, the hydraulic lift, and the pins needed for the bridge and hydraulic lift to operate. The …

Asme Rc Baja Car Drivetrain, Gizan G. Gando

All Undergraduate Projects

The purpose of the RC Baja Car is to compete in the American Society of Mechanical Engineers (ASME) competition, a series of events to prove the functionality of the vehicle. This series of events includes the Slalom, Drag, and Baja race. The Slalom is a test in the steering capability of the car. The Drag is a test in the acceleration of the car in a straight line. Lastly, the Baja puts all factors together in a race to test every component of the car. This project is about building an RC car that can function under these conditions and …

หุ่นยนต์ 3 มิติชนิดจับที่ปลายแบบรับรู้แรงเพื่อการฟื้นฟูรยางค์ส่วนบน, เกวลี อัศวะไพฑูรย์เสริฐ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบต้นแบบหุ่นยนต์ 3 มิติชนิดจับที่ปลายแบบรับรู้แรงที่มีระบบควบคุมทางพลศาสตร์และโปรแกรมควบคุมการทำงาน เพื่อการประยุกต์ใช้ในการฟื้นฟูรยางค์ส่วนบน โดยงานวิจัยนี้ได้ออกแบบและพัฒนาต้นแบบหุ่นยนต์ที่มีชื่อว่าหุ่นยนต์ 3DEE (3D End-effector Manipulator Arm) ซึ่งเป็นหุ่นยนต์กายภาพบำบัดชนิดจับที่ปลายที่มีจุดสัมผัสอยู่ที่บริเวณข้อมือ มีลักษณะโครงสร้างเป็น 3-dimensional five-bar linkage manipulator ซึ่งสามารถเคลื่อนไหวใน 3 มิติได้และมีโครงสร้างที่ไม่ซับซ้อน อีกทั้งหุ่นยนต์ยังถูกออกแบบให้เหมาะสำหรับหุ่นยนต์กายภาพบำบัดและคำนึงถึงความปลอดภัยของผู้ใช้เป็นหลัก ระบบควบคุมที่ใช้ในงานวิจัยนี้เป็นระบบควบคุมกำแพงเสมือนแบบสปริงและตัวหน่วงสำหรับโปรแกรมอุโมงค์เสมือนที่เหมาะสำหรับให้ผู้ป่วยได้ออกแรงเคลื่อนไหวเองโดยมีหุ่นยนต์ประคองให้อยู่ในเส้นทางเท่านั้น โปรแกรมถูกออกแบบให้สามารถปรับค่าพารามิเตอร์ต่างๆ บันทึกข้อมูลและแสดงผลข้อมูลได้ การทดสอบหุ่นยนต์เริ่มจากการทดสอบความแม่นยำของส่วนชดเชยน้ำหนักของแขนหุ่นยนต์ก่อนซึ่งเป็นส่วนสำคัญส่วนหนึ่งของระบบควบคุม ซึ่งผลที่ได้นำมาสรุปได้ว่าส่วนชดเชยน้ำหนักของแขนหุ่นยนต์มีความแม่นยำที่มาก ตามด้วยการทดสอบประสิทธิภาพของระบบควบคุม ซึ่งผลที่ได้แสดงให้เห็นว่าระบบควบคุมนี้สามารถช่วยให้เคลื่อนไหวในเส้นทางที่กำหนดได้อย่างสะดวก อีกทั้งยังออกนอกเส้นทางได้ยาก

Évaluation Des Méthodes D’Essai Pour Déterminer La Résistance Au Glissement Des Chaussures Sur Des Surfaces Glacées : Document Synthèse, Chantal Gauvin, Atena Roshan Fekr, Yue Li, Gordon Wong, Wayne Cheng, David Pearsall, Tilak Dutta

Rapports de recherche scientifique

En saison hivernale, glisser sur la glace est l’un des principaux risques inhérents aux activités professionnelles exercées à l’extérieur. Alors que de nombreux travailleurs comptent sur leurs chaussures de travail pour les empêcher de glisser, ces derniers se retrouvent souvent devant un choix difficile quand vient le temps de sélectionner les meilleures bottes antidérapantes pour l’hiver. Des méthodes d’essai normalisées existent déjà pour évaluer le coefficient de friction (CdF) des chaussures sur des surfaces autres que la glace. Bien que l’appareil utilisé pour ces tests puisse être utilisé en tandem avec une machine qui permet de fabriquer des surfaces glacées …

Evaluation Of Test Methods For Determining Footwear Slip Resistance On Ice Surfaces, Chantal Gauvin, Atena Roshan Fekr, Yue Li, Gordon Wong, Wayne Cheng, David Pearsall, Tilak Dutta

Rapports de recherche scientifique

Slipping on ice is one of the main risks of outdoor occupational activities during winter. Ice and freezing rain were involved in 14% of slip, trip and fall (STF) accidents from 2014 to 2016 in Quebec. Many workers who perform outdoor activities rely on their boots to prevent them from slipping. However, choosing the best slip resistant footwear is challenging. Currently, there is no standard test method for evaluating slip resistance of footwear on ice surfaces. The SATRA STM 603 whole shoe tester is used in standard test methods (ASTM International, 2019b, F2913-19; International Organization for Standardization [ISO], 2019, 13287:2019) …

การประยุกต์ใช้แผ่นที่ปรับค่าความแข็งด้วยลมเข้ากับมือจับแบบง่าย, เจตนิพิฐ อรุณรัตน์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

จากแนวคิดการใช้งานผิวหนังเทียมหรืออุปกรณ์ห่อหุ้มเพื่อเพิ่มความปลอดภัยและประสิทธิภาพในการทำงานของหุ่นยนต์ นำมาสู่การพัฒนาผิวหนังเทียมที่ติดตั้งบริเวณมือจับของหุ่นยนต์ โดยผิวหนังเทียมเหล่านี้จะมีค่าความแข็งที่แตกต่างกันตามการใช้งาน วิทยานิพนธ์เล่มนี้นำเสนอการออกแบบและขึ้นรูปแผ่นที่ปรับค่าความแข็งได้ (VSPs) ด้วยความดันลม ซึ่งทำหน้าที่เสมือนเป็นผิวหนังเทียมของมือจับ จากนั้นนำแผ่นดังกล่าวไปทดลองใช้กับมือจับแข็งเกร็งอย่างง่าย เพื่อหยิบจับวัตถุซึ่งไม่ทราบตำแหน่ง รูปทรงและความแข็งที่แน่ชัดด้วยวิธีการควบคุมอิมพีแดนซ์ VSPs สร้างขึ้นจากวัสดุอ่อนนุ่มประเภทซิลิโคน ซึ่งขึ้นรูปโดยใช้การหล่อและเสริมความแข็งแรงด้วยเส้นใยไฟเบอร์ มีโครงสร้างภายในเป็นทรงกระบอกเรียงตัวขนานกัน สามารถควบคุมค่าความแข็งผ่านการควบคุมค่าความดันโดยใช้ปั๊มเข็มฉีดยาร่วมกับตัวควบคุมแผนเลื่อน จากการทดลองประยุกต์ใช้ VSPs ร่วมกับมือจับแข็งเกร็งพบว่า VSPs ช่วยเพิ่มความปลอดภัยและความยืดหยุ่นในการทำงาน เนื่องจากสามารถปรับค่าความแข็งให้เหมาะสมกับการทำงานนั้น ๆ ได้ โดยการปรับค่าความแข็งเพิ่มจะช่วยลดระยะเวลาในการทำงาน หากลดค่าความแข็งจะช่วยเพิ่มความปลอดภัยและความเสถียรในการทำงานแทน

การระบายความร้อนของเเผ่นเรียบด้วยโครงสร้างเชือกดูดซับน้ำ, ชลธิชา แกล้วทนงค์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการประยุกต์อุปกรณ์ระบายความร้อนระเหยน้ำจากผ้ากับเซลล์แสงอาทิตย์ งานวิจัยนี้ได้แบ่งการศึกษาออกเป็น 2 ส่วนด้วยกันคือ การศึกษาส่วนแรกเป็นการทดสอบผลของอุปกรณ์ระบายความร้อนระเหยน้ำจากผ้ากับเซลล์แสงอาทิตย์จำลอง และการศึกษาในส่วนที่ 2 เป็นการเสนอการประยุกต์อุปกรณ์ระบายความร้อนระเหยน้ำจากผ้ากับเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งได้นำเสนอต้นแบบการประยุกต์อุปกรณ์ระบายความร้อนระเหยน้ำจากผ้ากับเซลล์แสงอาทิตย์โดยมี 3 รูปแบบ รูปแบบที่ 1 คือกรณีติดตั้งบนดาดฟ้าอาคารเรียบโดยใช้ระบบน้ำร่วมกับอาคาร รูปแบบที่ 2 คือกรณีติดตั้งบนดาดฟ้าอาคารเรียบโดยแยกระบบน้ำกับอาคาร และรูปแบบที่ 3 คือกรณีติดตั้งบนหลังคาที่มีความลาดเอียงโดยแยกระบบน้ำกับอาคาร และวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ โดยวิเคราะห์มูลค่าปัจจุบันสุทธิ (NPV) อัตราผลตอบแทนภายใน (IRR) วิเคราะห์ระยะเวลาคืนทุน (Payback Period) และวิเคราะห์ความอ่อนไหวของโครงการ การทดสอบอุปกรณ์ระบายความร้อนระเหยน้ำจากผ้ากับเซลล์แสงอาทิตย์จำลองแสดงให้เห็นว่าสำหรับกรณีฟลักซ์ความร้อน 205.8, 483.8 และ 661.8 W/m2 สามารถลดอุณหภูมิของแผงได้ถึง 5.9, 8.3 และ 11.3°C ซึ่งประมาณได้เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพเซลล์แสงอาทิตย์ 2.95, 4.15 และ 5.65% ตามลำดับ และผลการวิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของประยุกต์อุปกรณ์ระบายความร้อนระเหยน้ำจากผ้ากับเซลล์แสงอาทิตย์ตัวอย่างที่ขนาดการติดตั้ง 6.6 kW ตลอดอายุโครงการ 25 ปี แสดงให้เห็นว่าการติดตั้งในรูปแบบที่ 1 คือกรณีติดตั้งบนดาดฟ้าอาคารเรียบโดยใช้ระบบน้ำร่วมกับอาคาร มีค่า NPV สูงสุด IRR มากสุด และระยะเวลาคืนทุนน้อยสุด ได้แก่ 109,112.11 บาท, 255.33% และ 0.39 ปี ตามลำดับ ในการวิเคราะห์ความอ่อนไหวโครงการที่พิจารณาผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงค่าไฟฟ้า ค่าน้ำ และค่าผลกระทบของอุณหภูมิต่อประสิทธิภาพเซลล์แสงอาทิตย์ พบว่า ค่าผลกระทบของอุณหภูมิต่อประสิทธิภาพที่เปลี่ยนไปส่งผลต่อ NPV, IRR และระยะเวลาคืนทุนมากที่สุด โดยที่การเปลี่ยนแปลงค่าน้ำมีผลกระทบน้อยที่สุด

A Numerical Study Of Flow Past Arrays Of Cylinders At Low Reynolds Number, Woraphon Wannaviroj

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Coastal erosion along shorelines has increasingly been prevalent. A popular method for alleviating this problem is to use breakwaters, made of bamboo, known as “bamboo fencing”. The thesis numerically investigates steady, low-velocity flow past several geometrical configurations of bamboo fencings, modelled as array of cylinders using the ANSYS®-Fluent software. The Reynolds number based on incoming flow velocity (U∞), cylinder diameter (D), and fluid kinematic viscosity is Re = 100. Validation is done for mesh convergence and time-step size for the two-dimensional flow past a circular cylinder. For a pair of side-by-side arranged cylinders, it is found that the effect of …

Multiscale Finite Element Modeling Of Active Contraction In Striated Muscle, Charles Kurtis Mann

Theses and Dissertations--Mechanical and Aerospace Engineering

Greater than one in three American adults have at least one type of cardiovascular disease, a major cause of morbidity. Computational cardiac mechanics has become an important part of the research effort to understand the heart’s response to mechanical stimuli and as an extension, disease progression and potential therapies. To this end, the present work aims to extend these efforts by implementing a cell level contractile model in which active stress generation in muscle tissue is driven by half-sarcomere mechanics. This is accomplished by enhancing the MyoSim model of actin and myosin in order to produce a multiscale model. This …