Applied Mechanics Commons^™

Pin Router Duplicator, Daniel Phan

All Undergraduate Projects

The purpose of this project is to develop a pin router duplicator to accurately produce guitar bodies, necks, and fret boards. The pin router duplicator is designed to speed up the production process for the class Lean Manufacturing (MET 345), offered at Central Washington University. In the class, students learn how to work as a team to improve the way a woodshop is ran. In Lean Manufacturing, guitar bodies, necks, and fret boards are produced by using a CNC router. For this project, the motivation is to increase production by reducing production time. Accuracy and repeatability is also taken into …

Variational Principles In Classical Mechanics, Douglas Cline

Library Books

Two dramatically different philosophical approaches to classical mechanics were developed during the 17th - 18th centuries. Newton developed his vectorial formulation that uses time-dependent differential equations of motion to relate vector observables like force and rate of change of momentum. Euler, Lagrange, Hamilton, and Jacobi, developed powerful alternative variational formulations based on the assumption that nature follows the principle of least action. These powerful variational formulations have become the preeminent philosophical approach used in modern science, as well as having applications to other fields such as economics and engineering.

This book introduces variational principles, and illustrates the intellectual beauty, the …

Anisotropy Evolution Due To Surface Treatment On 3d-Printed Fused Deposition Modeling (Fdm) Of Acrylonitrile Butadiene Styrene (Abs), Blake E. Lozinski

Honors Undergraduate Theses

Purpose: This paper will present insight to the methodology and results of the experimental characterization of Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) using Fused Deposition Modeling (FDM). The work in this research explored the effects of print orientation, surface treatment, and ultraviolet (UV) light degradation with the utilization of Digital Image Correlation (DIC) on ABS tensile specimens.

Design/methodology: ABS specimens were printed at three build orientations (flat (0 degrees), 45 degrees, and up-right (90 degrees)). Each of these specimens were treated with three different surface treatments including a control (acrylic paint, Cyanoacrylate, and Diglycidyl Bisphenol A) followed by exposure to UV light …

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 …

The Limits & Effects Of Draw On Properties And Morphology Of Pan-Based Precursor And The Resultant Carbon Fibers, Sarah Edrington

Theses and Dissertations--Mechanical and Aerospace Engineering

The process, structure, and property relationship of PAN fiber as a precursor to carbon fiber was studied. The limitations of stable spinning and property improvement associated with hot draw in solution spinning were found and quantified. Conditions were varied to generated precursor fiber up to the limit of draw, from which actual samples were collected for thermal conversion to carbon fiber. Samples of PAN and subsequent carbon fiber were characterized using tensile testing and x-ray analysis. The effects of draw on modulus and break stress, as well as the orientation of the crystalline structure of both parent precursor and resultant …

Shape Memory Behavior Of Dense And Porous Niti Alloys Fabricated By Selective Laser Melting, Soheil Saedi

Theses and Dissertations--Mechanical and Aerospace Engineering

Selective Laser Melting (SLM) of Additive Manufacturing is an attractive fabrication method that employs CAD data to selectively melt the metal powder layer by layer via a laser beam and produce a 3D part. This method not only opens a new window in overcoming traditional NiTi fabrication problems but also for producing porous or complex shaped structures. The combination of SLM fabrication advantages with the unique properties of NiTi alloys, such as shape memory effect, superelasticity, high ductility, work output, corrosion, biocompatibility, etc. makes SLM NiTi alloys extremely promising for numerous applications.

The SLM process parameters such as laser power, …

Analytical And Boundary Element Solutions Of Bulk Reacting Lined Ducts And Parallel-Baffle Silencers, Jundong Li

Theses and Dissertations--Mechanical and Aerospace Engineering

Lined silencers of various configurations are used to attenuate the noise from building HVAC equipment, gas turbines, and other machinery. First-mode analytical solutions are presented for sound attenuation along rectangular lined ducts, parallel-baffle silencers, and circular lined ducts. The sound absorptive lining is treated using a bulk property model. The analytical solutions entail solving a nonlinear characteristic equation in the transverse direction after the rigid-wall boundary condition is applied. The solution is compared to the boundary element solution and a local impedance analytical solution for several test cases.

Simulation Of Horse-Fence Contact And Interaction Affecting Rotational Falls In The Sport Of Eventing, Gregorio Robles Vega

Theses and Dissertations--Mechanical and Aerospace Engineering

Rotational falls, or somersault falls, have led to serious and fatal injuries during the cross-country phase of Eventing competitions. Research to improve the safety of the sport began in 2000 after five fatal injuries occurred in the 1999 Eventing season. These efforts led to safety devices such as air jackets, improved helmets, and frangible/deformable fences. The focus of this thesis is to develop a more complete understanding of the horse-fence interaction as the approach motion transitions to a rotational fall. To achieve this, a large distribution of inertial properties was compiled through the development of a cylinder-based inertia approximation and …

Turbulent Transition Simulation And Particulate Capture Modeling With An Incompressible Lattice Boltzmann Method, John R. Murdock

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Derivation of an unambiguous incompressible form of the lattice Boltzmann equation is pursued in this dissertation. Further, parallelized implementation in developing application areas is researched. In order to achieve a unique incompressible form which clarifies the algorithm implementation, appropriate ansatzes are utilized. Through the Chapman-Enskog expansion, the exact incompressible Navier-Stokes equations are recovered. In initial studies, fundamental 2D and 3D canonical simulations are used to evaluate the validity and application, and test the required boundary condition modifications. Several unique advantages over the standard equation and alternative forms found in literature are found, including faster convergence, greater stability, and higher fidelity …

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

Development Of An Excel® Rocket Simulator For Application In Middle School, High-School, And University Stem Education, Melvin Lee Hortman

All Master's Theses

Water rocket activities are one of the most popular STEM activities used in primary, secondary, and higher education yet are void of engineering, though engineering is heavily implied in the STEM acronym. This study investigated the amount of engineering present in water rocket activities, and options for emphasizing engineering more in water rocket activities using an open-platform flight simulator for use by educators to enable students to predict flight parameters of a water rocket they designed, and test those predictions against experimental data. The simulator was constructed in Excel® with many functions, but the function validated in this study was …

Computational Studies On Biomechanics Of Concussion And On Efficacy Of Football Helmets, David Labyak

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Football helmets have been used for many years to prevent head injuries to players. Over the years, the helmet design has evolved from a crude leather head covering to the more recent form fitting helmets that are seen today. The one design feature that has been common in the majority of all helmets is a hard polycarbonate shell with a foam cushion padding. The main goal of the padding layer was to reduce the amount of linear acceleration during an impact event. The one feature that has been overlooked is how stiff the padding is in rotation.

The purpose of …

Nfpa Fluid Power Vehicle Challenge, Ean H. Dickerhoof

Williams Honors College, Honors Research Projects

Every year the National Fluid Power Association hosts a Fluid Powered Vehicle Challenge, this exposes students from universities all around the United States to the power and possibilities of hydraulics. This year the University of Akron’s team of engineers set out to design a bicycle that would be competitive and innovative in all aspects of the competition. In order to accomplish this, the designed bicycle must excel in three categories of competition; a sprint race, an endurance race, and an efficiency challenge.

To accomplish this task the University of Akron’s team of engineers used a lightweight bicycle frame with many …

Development Of A Dynamic Cfd Model For Offshore Oscillating Water Columns With Non-Linear Interactions, Ken O'Connell

Theses

This thesis focuses on the development of a state of the art modelling technique for offshore Oscillating Water Column (OWC) type Wave Energy Converters (WEC) using Computational Fluid Dynamics (CFD). Current literature indicates a limited amount of work has been completed on studying these devices containing non-linear time dependent flow phenomenon. Initially, a 2D Numerical Wave Tank (NWT) is studied to reduce discretisation error in order to reproduce accurately propagating waves. Further development into a 3D domain permits the geometrical requirements of an OWC type spar buoy to be included.

In parallel, a single Degree of Freedom (DOF) model is …

การออกแบบและผลิตข้อเข่าเทียมระบบไฮดรอลิกที่สามารถงอข้อเข่าได้ในช่วงเท้าสัมผัสพื้น, จิรณัฐ มานุ้ย

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัจจุบันผู้พิการขาขาดเหนือเข่าในประเทศไทยมีจำนวนเพิ่มมากขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับในอดีต ข้อเข่าเทียมจึงกลายมาเป็นอุปกรณ์สำคัญที่จะช่วยให้ผู้พิการมีคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้น เมื่อพิจารณาข้อเข่าเทียมที่อยู่ในท้องตลาดพบว่า ข้อเข่าเทียมระบบไฮดรอลิกเป็นข้อเข่าเทียมที่เหมาะที่สุดสำหรับผู้พิการขาขาดในประเทศไทย อย่างไรก็ตามข้อเข่าเทียมแบบนี้ต้องนำเข้าจากต่างประเทศซึ่งทำให้ผู้พิการเข้าถึงข้อเข่าเทียมนี้ได้ยาก ปัญหาที่พบอีกอย่างคือข้อเข่าเทียมระบบไฮดรอลิกในท้องตลาดมีการงอข้อเข่าในช่วงเท้าสัมผัสพื้นไม่้พียงพอ (0-4 º) งานวิจัยนี้จึงมีเป้าหมายที่จะออกแบบข้อเข่าเทียมระบบไฮดรอลิกที่สามารถงอข้อเข่าได้เหมาะสมที่ความเร็วต่าง ๆ และสามารถงอข้อเข่าในช่วงเท้าสัมผัสพื้นได้ ในการออกแบบเราจะใช้กลไกแบบใหม่ที่สามารถรับข้อมูลการเดิน 2 อย่างในการทำงาน ซึ่งข้อมูลนี้คือแรงปฏิกิริยาจากพื้นในแนวหน้าแข้ง และโมเมนต์รอบแกนหมุนที่ออกแบบ การออกแบบจะเริ่มจากการออกแบบระบบไฮดรอลิกที่ใช้สำหรับปรับมุมงอข่อเข่าช่วงเท้ายกขึ้นจากพื้น จากนั้นจึงออกแบบระบบล็อกข้อเข่าที่ใช้ป้องกันการงอข้อเข่าในช่วงเท้าสัมผัสพื้น หลังจากนั้นจึงตรวจสอบการทำงานด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ และทดสอบความแข็งแรงด้วยระเบียบวิธ๊ FEM ตามแนวทางมาตรฐาน ISO 10328: 2006 สุดท้ายจะทำการผลิตข้อเข่าเทียมขึ้นมาเพื่อทดสอบการใช้งานจริง จากผลการทดสอบพบว่าข้อเข่าเทียมไฮดรอลิกที่ออกแบบสามารถงอข้อเข่าในช่วงเท้าสัมผัสพื้นได้ 5-10 º ซึ่งมากกว่าข้อเข่าเทียมระบบไฮดรอลิกในท้องตลาด และสามารถปรับมุมงอข้อเข่าให้เหมาะสมกับความเร็วที่ใช้เดินได้โดยมีอัตราการเปลี่ยนมุมงอข้อเข่ามากสุดในช่วงเท้ายกขึ้นจากพื้นอยู่ที่ 27.5 º/(m/s) ซึ่งอัตราการเปลี่ยนแปลงนี้มีค่าอยู่ในช่วงที่ข้อเข่าเทียมระบบคอมพิวเตอร์สามารถทำได้ (3.5-28.1 º/(m/s)) นอกจากนี้ข้อเข่าเทียมที่ออกแบบยังมีความแข็งแรงเพียงพอสำหรับผู้พิการที่มีน้ำหนักไม่เกิน 80 kg

การประมาณการสิ้นเปลืองพลังงานเมื่อใช้รถปลั๊กอินไฮบริดแทนรถยนต์ในสภาพการจราจรจริงของกรุงเทพมหานคร, กันต์ ชัยสุวรรณ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ศึกษาถึงการใช้พลังงานของรถปลั๊กอินไฮบริดภายใต้พฤติกรรมการขับขี่ของผู้ใช้รถส่วนบุคคลในสภาพการจราจรจริงของกรุงเทพมหานคร พฤติกรรมการขับขี่ที่ส่งผลต่อการใช้พลังงานคือระยะทางขับขี่และระยะเวลาการจอดที่สอดคล้องกับระยะเวลาที่สามารถชาร์จพลังงานไฟฟ้าเต็มด้วยจุดชาร์จไฟฟ้าแบบต่างๆ บนสมมติฐานที่มีจุดชาร์จรองรับการจอดรถที่มีระยะเวลาสอดคล้องกันดังกล่าว พบว่าหากมีจุดชาร์จไฟฟ้ารองรับมากขึ้นจะสามารถเพิ่มค่า UF ได้ โดยที่ระยะ CD เท่ากับ 20 กม. ค่า UF กรณีที่มีเพียงการชาร์จไฟฟ้าจากที่พักคือ 0.31 หากมีจุดชาร์จไฟฟ้ารองรับตามสำนักงานจะเพิ่มค่า UF เป็น 0.40 หากมีจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะแบบเต้าเสียบทั่วไปครอบคลุมมากขึ้นจะเพิ่มค่า UF เป็น 0.48 และหากมีจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะแบบ Wall box ครอบคลุมมากขึ้นด้วยจะเพิ่มค่า UF เป็น 0.53 ค่า UF จากกรณีที่มีเพียงการติดตั้งจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะแบบเต้าเสียบทั่วไปสู่กรณีที่มีการติดตั้งจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะแบบ Wall box มีค่าสูงขึ้นเพียงเล็กน้อย จึงไม่จำเป็นต้องติดตั้งจุดชาร์จสาธารณะแบบ Wall box ในกรุงเทพมหานคร นอกจากพฤติกรรมการขับขี่ดังกล่าวแล้ว สิ่งที่ส่งผลต่อการใช้พลังงานของรถคือลักษณะเฉพาะของรถและสภาพการจราจรที่จะส่งผลต่อรูปแบบการขับขี่ การศึกษานี้ได้สร้างฐานข้อมูลอัตราการใช้พลังงานในโหมด CD และ CS ของรถปลั๊กอินไฮบริด 2 รุ่นที่ตั้งค่าให้เป็นรถปลั๊กอินไฮบริดประเภท Range-extender โดยใช้แบบจำลองค่ากำลังจำเพาะของยานพาหนะ ผลการสร้างแบบจำลองดังกล่าวพบว่ามีความแม่นยำสูงเมื่อนำไปประมาณการใช้พลังงานจากการขับขี่จริงเทียบกับการวัดและจากวัฏจักรการขับขี่มาตรฐานเทียบกับค่าที่ผู้ผลิตอ้างอิง การใช้พลังงานเฉลี่ยของการขับขี่ในกรุงเทพมหานครในโหมด CD และ CS จะถูกนำมาถ่วงน้ำหนักด้วยค่า UF ได้เป็นการใช้พลังงานเฉลี่ยระหว่าง 2 โหมด ที่จะมีการประหยัดพลังงานเทียบกับรถยนต์มากกว่า 50% หากมีจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะที่ครอบคลุมนอกเหนือจากที่ที่พักและสำนักงาน และหากดำเนินการตามนโยบายของภาครัฐที่ต้องการลดพลังงานจากภาคคมนาคมขนส่งลง 1,123 ktoe ด้วยการแทนที่รถยนต์ในกรุงเทพมหานครด้วยยานยนต์ไฟฟ้า 1.2 ล้านคัน โดยหากแทนที่ด้วยรถปลั๊กอินไฮบริดทั้งหมด ซึ่งมีความเป็นไปได้มากกว่าการแทนที่ด้วยรถไฟฟ้าทั้งหมด จะสามารถลดพลังงานได้ถึง 80% ของเป้าหมายที่ตั้งไว้หากมีจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะที่ครอบคลุม

การศึกษาอิงพารามิเตอร์ของระบบโคเจนเนอเรชันโดยใช้แบบจำลองคณิตศาสตร์, พงศ์ธร บุญฑริกพรพันธุ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้เป็นการศึกษาและออกแบบจำลองระบบโคเจนเนอเรชันเชิงคณิตศาสตร์ จากการออกแบบและวิเคราะห์ผลลัพธ์ ทำให้ทราบผลจากการปรับค่าพารามิเตอร์ในวัฏจักรเบรย์ตันได้แก่ อัตราส่วนความดัน อัตราความร้อนของเชื้อเพลิง ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกคอมเพรสเซอร์ และประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกกังหันแก๊ส ซึ่งผลจากการปรับค่าพารามิเตอร์ต่างๆเมื่อเทียบกับผลที่ได้จากแบบจำลองกรณีฐานของระบบโคเจนเนอเรชันเชิงคณิตศาสตร์นี้ การเพิ่มอัตราส่วนความดัน,การเพิ่มประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกกังหันแก๊ส และการเพิ่มประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของคอมเพรสเซอร์ ทำให้กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้ทั้งหมดเพิ่มขึ้นเพราะทำให้กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้ที่กังหันแก๊สเพิ่มขึ้นมากกว่าการลดลงของกำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จากกังหันไอน้ำ และทำให้ค่า PES เพิ่มขึ้นซึ่งมาจากกำลังไฟฟ้ารวมที่ผลิตได้มีปริมาณมากกว่าปริมาณอัตราความร้อนรวมที่ผลิตได้ แต่ค่าอัตราความร้อนรวมที่ผลิตได้ลดลง เนื่องจากอุณหภูมิแก๊สไอเสียที่ออกจากกังหันแก๊สลดลง ทำให้อุณหภูมิไอน้ำที่ผลิตได้ทั้งที่ความดันสูงและความดันต่ำลดลงส่งผลให้อัตราความร้อนที่ผลิตได้ลดลงทั้งคู่ การเพิ่มอัตราความร้อนของเชื้อเพลิงทำให้กำลังไฟฟ้ารวมที่ผลิตได้,อัตราความร้อนรวมที่ผลิตได้และค่า PES เพิ่มขึ้น เนื่องจากการเพิ่มอัตราความร้อนของเชื้อเพลิงทำให้อุณหภูมิของแบบจำลองนี้สูงขึ้นส่งผลให้กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จากกังหันแก๊สและกังหันไอน้ำเพิ่มขึ้น อัตราความร้อนที่ผลิตได้ที่ความดันสูงและความดันต่ำเพิ่มขึ้น และจากการที่กำลังไฟฟ้ารวมกับอัตราความร้อนรวมที่ผลิตได้เพิ่มขึ้นส่งผลให้ PES เพิ่มขึ้น ผลจากการเปรียบเทียบค่าพารามิเตอร์สี่ตัวกับค่า PES ซึ่งจากการคำนวณปรับพารามิเตอร์เพิ่มขึ้นเป็นร้อยละหนึ่งนั้นทำให้ได้ค่า PES เพิ่มขึ้นจากค่ากรณีฐาน ซึ่งค่าพารามิเตอร์ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกกังหันแก๊สเพิ่มขึ้นทำให้ได้ค่า PES เพิ่มขึ้นมากที่สุดคือ 0.572% ส่วนการปรับอัตราส่วนความดันเพิ่มขึ้นทำให้การเพิ่มขึ้นของค่า PES น้อยที่สุดคือ 0.055%

การพัฒนากลไกข้อเข่าของขาเทียมที่สามารถงอเข่าได้ในช่วงเท้าสัมผัสพื้นขณะเดิน, สันติภาพ เพิงสงเคราะห์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในปัจจุบันกลไกข้อเข่าเทียมที่ผู้พิการในประเทศไทยใช้กันอย่างแพร่หลายคือกลไกหลายแกนหนุนชนิด 4 ข้อต่อ (four-bar linkage) เนื่องจากกลไกดังกล่าวมีเสถียรภาพที่ดีในการเดินแต่ไม่สามารถขอเข้าได้ในช่วงเท้าสัมผัสพื้นขณะเดิน (Stance flexion) ซึ่งการงอเข่าในช่วงเท้าสัมผัสพื้นได้เล็กน้อยในขณะเดินนั้นช่วยให้ผู้พิการลดพลังงานในการเดินเนื่องจากช่วยลดการเคลื่อนที่จุดศูนย์ถ่วงของร่างกายในแนวขึ้นลง โดยกลไกข้อเข่าหลายแกนหมุนที่สามารถงอเข่าได้เล็กน้อยในช่วงเท้าสัมผัสพื้นในท้องตลาดมีกลไกชิ้นส่วนหลักที่มากกว่า 5 ชิ้นขึ้นไป ส่งผลให้ยากในการควบคุมการร่วมศูนย์ในการประกอบ การผลิต และซ่อมบำรุง ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อทำการออกแบบ สร้างและทดสอบกลไกข้อเข่าของขาเทียมที่สามารถงอเข่าได้ในช่วงเท้าสัมผัสพื้นขณะเดิน ซึ่งงานวิจัยนี้ได้ทำการออกแบบโดยใช้กลไกหลักเพียง 2 ชิ้น แล้วสามารถงอได้เหมือนธรรมชาติในช่วงเท้าสัมผัสพื้นขณะเดิน โดยใช้วิธีที่กลไกสามารถหมุนได้ 2 ทิศทาง คือตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกา แต่กลไกเกิดการงอมาทางเดียวกันคือการพองอแบบเข่าคนปกติมาทางด้านหลังลำตัว โดยการออกแบบกลไก four-bar linkage ให้พับงอแต่ละแบบจากการออกแบบจุดหมุน ICZV ของกลไกให้สัมพันธ์กับทิศทางของแรงที่พื้นกระทำกับเท้า จากนั้นทำการแปลงกลไก four-bar linkage ให้เป็นกลไกแบบ Slot จนเหลือกลไกหลักเพียง 2 ชิ้น หลังจากนั้นทำการผลิตและทดสอบเดินจริงด้วยอุปกรณ์จำลองผู้พิการขาขาดสำหรับคนปกติแล้วได้ผลสรุปว่ากลไกสามารถเดินได้และมีมุมงอเข่าที่เหมือนธรรมชาติโดยในจังหวะที่เท้าสัมผัสพื้นมีมุมงอสูงสุดที่ 9.29 องศา โดยออกแบบไว้ที่ 10 องศาและในจังหวะที่ เท้าลอยพ้นพื้นมีมุมงอสูงสุดที่ 60 องศา ด้วยความเร็วในการเดินที่ 0.83 เมตรต่อวินาที แล้วทำการปรับปรุงกลไกเพื่อให้ผ่านการทดสอบความแข็งแรงตามแนวทางมาตรฐาน ISO 10328 โดยทำการเปลี่ยนเพลาจากเพลากลมเป็นเพลาที่สัมผัสไปกับพื้นผิวของร่อง Slot เพื่อลดความเค้นที่เกิดขึ้นบนร่อง Slot หลังจากการทดสอบวิธี Finite elements ด้วยโปรแกรม Ansys พบว่ากลไกดังกล่าวที่ถูกปรับปรุงใหม่สามารผ่านการทอดสอบความแข็งแรงตามแนวทางมาตรฐาน ISO 10328 สำหรับภาระแรงแบบ P4 สำหรับผู้พิการที่มีน้ำหนักน้อยกว่า 80 กิโลกรัมสามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัย

Design And Control Of A 2-Dof Rehabilitation Robot With A Task Defined In A Virtual Environment., Natthapong Angsupasirikul

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This research proposes a novel upper-limb rehabilitation robotic system. Instead of an exoskeleton type, the proposed robot is designed as active 2-DOF end-effector type moving in a horizontal plane, with being compact and easy to use with the harmless image. The rehabilitation robot system consists of a robot, a controller system and a virtual environment (game). The proposed rehabilitation robot system has been evaluated with 2 healthy subjects. The robot system has been evaluated in passive, active non-assist and active intent-based assistive rehabilitation type.