Engineering Commons^™

การเสริมการจำแนกภูมิประเทศด้วยการวิเคราะห์พืชพรรณ สำหรับหุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติภายนอกอาคาร, พัณณ์นิกา มุกด์สุวรรณ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในงานวิจัยด้านการนำทางของหุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติ การจำแนกภูมิประเทศในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งถือเป็นหัวข้อสำคัญ โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีความซับซ้อน เช่น พื้นที่ป่าไม้ ซึ่งมักเต็มไปด้วยโครงสร้างแข็ง พื้นที่ขรุขระ หลุมลึก และพืชพรรณที่ขึ้นอย่างหนาแน่น ความแม่นยำในการจำแนกภูมิประเทศจึงเป็นปัจจัยสำคัญที่ช่วยให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติสามารถเข้าใจสภาพแวดล้อมและนำทางผ่านพื้นที่ที่มีความท้าทายเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ งานวิจัยนี้นำเสนอวิธีการจำแนกภูมิประเทศแบบเอชแอลดีวี (ความสูง-ระยะทาง-ความหนาแน่น-พืชพรรณ) ซึ่งเป็นการพัฒนาต่อยอดจากวิธีเอชแอลดี (ความสูง-ระยะทาง-ความหนาแน่น) แบบดั้งเดิม โดยเพิ่มคุณลักษณะเกี่ยวกับพืชพรรณ (v) เข้าไปในโมเดล จากเดิมที่ใช้เพียง 3 คุณลักษณะ ได้แก่ ความแตกต่างของความสูง (h) ระยะทาง (l) และความหนาแน่น (d) เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการระบุพื้นที่ปลอดภัยและพื้นที่อันตรายสำหรับหุ่นยนต์ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า ตัวจำแนกเอชแอลดีวีช่วยเพิ่มความสามารถของหุ่นยนต์ในการนำทางผ่านพื้นที่ที่ถูกปกคลุมด้วยพืชพรรณได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ฟังก์ชันแบบกฎยกกำลังในโมเดลคุณลักษณะด้านพืชพรรณ การพัฒนานี้ส่งผลโดยตรงต่อการปรับปรุงประสิทธิภาพในการวางแผนเส้นทาง ทำให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติสามารถปฏิบัติงานได้ดียิ่งขึ้นในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งที่มีความท้าทายสูง

Using Obstacle Trenches For Enhancing Microplastic Trapping In Microwells, Teeraphat Kongsaktrakul

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The particle trapping efficiency of microwells is influenced by the fluid flow velocity. If the flow velocity is too slow, trapping will take longer. In contrast, if the flow velocity is too fast, the trapping efficiency will decrease. Therefore, deceleration near the microwells is important for increasing trapping efficiency. The aim of this study is to investigate important factors that affect local flow velocity and trapping efficiency. This includes the presence of obstacle trenches, flow rates, particle concentrations, particle sizes, and surface materials. Two models were investigated and compared: one with triangular obstacle trenches placed in front of the microwells …

การศึกษาลักษณะของผู้ขับขี่รถจักรยานยนต์และพื้นที่ปลอดภัยในสภาพการขับขี่ตามธรรมชาติในกรุงเทพฯ, ยุวไร ไวสะอาด

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การศึกษานี้มุ่งเน้นการวิเคราะห์พฤติกรรมของผู้ขับขี่รถจักรยานยนต์และพื้นที่ความปลอดภัยในสภาพการขับขี่จริงในเขตเมืองกรุงเทพมหานคร โดยใช้แนวทางการศึกษาพฤติกรรมแบบธรรมชาติ (Naturalistic Riding Study) เพื่อตรวจสอบลักษณะพฤติกรรมของผู้ขับขี่และระดับพื้นที่ปลอดภัยในสภาพแวดล้อมการจราจรจริง เช่น การวัดเป็นเวลาเว้นระยะด้านหน้า ระยะห่างด้านข้าง ลักษณะของยานพาหนะรอบข้าง โดยการติดตั้งอุปกรณ์ตรวจวัดและบันทึกข้อมูล เช่น 3D LiDAR สำหรับตรวจจับตำแหน่งของวัตถุรอบข้าง, ระบบ CAN Bus สำหรับอ่านค่าความเร็วและการเร่งของรถจักรยานยนต์, กล้องบันทึกวิดีโอ และคอมพิวเตอร์สำหรับประมวลผล เพื่อประเมินระดับความปลอดภัยในขณะขับขี่ในสภาวะปกติ (Cruising) โดยรถจักรยานยนต์ทดลองที่มีขนาดกว้าง 0.74 เมตร และยาว 1.94 เมตร เพื่อเก็บข้อมูลจากกลุ่มตัวอย่างผู้ขับขี่จำนวน 20 คน ซึ่งมีประสบการณ์และความมั่นใจในการขับขี่บนถนนสายหลัก จากข้อมูลทั้งหมด 2,828 เหตุการณ์ พบว่าผู้ขับขี่ทั้งหมด มีค่าเฉลี่ยระยะห่างด้านข้าง (Lateral Clearance: Wa) เท่ากับ 1.47 เมตร และเวลาเว้นระยะด้านหน้า (Time Headway: TH) เท่ากับ 0.82 วินาที ผลการทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าผู้ขับขี่ในกลุ่มที่มีความเสี่ยงต่ำมีแนวโน้มเว้นระยะห่างมากกว่ากลุ่มเสี่ยงปานกลางอย่างชัดเจน ซึ่งสามารถนำไปใช้เป็นแนวทางในการกำหนดมาตรการด้านความปลอดภัย และการพัฒนาเทคโนโลยีช่วยขับขี่สำหรับผู้ใช้รถจักรยานยนต์ ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงของอุบัติเหตุและเพิ่มความปลอดภัยให้กับผู้ใช้ถนนในประเทศไทย

การประเมินสมรรถนะของอุปกรณ์เทอร์โมโฟโตโวลทาอิกระยะใกล้ชนิดเซลล์แผ่นฐานเจอร์เมเนียม, ณัฐกมล พงศ์เต็มสุข

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินและปรับปรุงสมรรถนะของอุปกรณ์เทอร์โมโฟโตโวลทาอิกระยะใกล้ โดยใช้เจอร์เมเนียมชนิดพีเป็นชั้นแผ่นฐาน และมีตัวแผ่รังสีเป็นทังสเตนที่อุณหภูมิ 1400 เคลวิน ทำงานในย่านการแผ่รังสีความร้อนระยะใกล้ ระยะห่างเซลล์และตัวแผ่รังสี 100 นาโนเมตร สำหรับโครงสร้างเซลล์ชนิด 1. แถบโลหะชั้นหน้า (Front contact) 2. แถบโลหะประสานด้านหลัง (Interdigitated Back Contact; IBC) โดยใช้แบบเทคนิคการวิเคราะห์คลื่นควบคู่เคร่งครัด (Rigorous-coupled wave analysis; RCWA) ควบคู่กับทฤษฎีการผันผวนสูญเสีย (Fluctuation-Dissipation Theorem; FDT) ในการคำนวณฟลักซ์การแผ่รังสีความร้อนในระยะใกล้สำหรับโครงสร้างเซลล์ทั้งสองชนิด และ ใช้เทคนิคการวิเคราะห์สมดุลโดยละเอียด (Detailed balance analysis; DTB) ในการประเมินปริมาณกระแสพลังแสงและประสิทธิภาพการแปลงของอุปกรณ์ เฉพาะเซลล์ชนิดแถบโลหะชั้นหน้า เนื่องด้วยข้อจำกัดของแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับวิเคราะห์พฤติกรรมทางประจุไฟฟ้าของโครงสร้างเซลล์ชนิดแถบโลหะประสานด้านหลัง ผลการศึกษาแสดงว่า สำหรับเซลล์ชนิดแถบโลหะชั้นหน้า โครงสร้างสะพานอากาศด้านหลังและการลดความหนาของแผ่นฐานเจอร์เมเนียมสามารถลดฟลักซ์ความร้อนในช่วงต่ำกว่าค่าแถบพลังงาน ที่สะสมภายในเซลล์ลงได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยไม่ลดการดูดกลืนพลังงานที่สามารถแปลงเป็นไฟฟ้าได้ ทำให้ประสิทธิภาพของเซลล์สูงขึ้น โดยเฉพาะกรณีเซลล์บางที่มีชั้นสะพานอากาศ มีประสิทธิภาพเพิ่มจาก 16.73 เป็น 31.39 เปอร์เซ็นต์ ในกรณีของโครงสร้างเซลล์ชนิดแถบประสานด้านหลัง การเพิ่มความกว้างของช่องอากาศระหว่างอิเล็กโทรดสามารถลดฟลักซ์ช่วงต่ำกว่าค่าแถบพลังงาน ที่สะสมในเซลล์ลงได้ 24.16 เปอร์เซ็นต์ โดยที่ฟลักซ์ในช่วงสูงกว่าคาแถบพลังงานไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก จึงไม่มีผลกระทบต่อความสามารถในการแปลงพลังงานโดยรวมของอุปกรณ์ อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพการจัดการความร้อนภายในเซลล์เพิ่มขึ้นประมาณ 6 เปอร์เซ็นต์ ทั้งนี้มีข้อจำกัดจากความต้านทานแผ่นที่เพิ่มขึ้นตามความกว้างช่องว่าง งานวิจัยนี้ชี้ให้เห็นถึงแนวทางการออกแบบโครงสร้างเซลล์เทอร์โมโฟโตโวลทาอิก ที่สามารถลดความร้อนสะสมโดยไม่กระทบต่อพลังงานที่สามารถนำไปใช้งาน ช่วยสนับสนุนการออกแบบระบบเทอร์โมโฟโตโวลทาอิก ระยะใกล้ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นในอนาคต

การพัฒนาอัลกอริธึมการประมวลผลภาพแบบอัตโนมัติสำหรับการคัดกรองสารต้านไวรัสชิคุนกุนยา, พัทธพล วิริวิทยา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ไวรัสชิคุนกุนยา ซึ่งเป็นสมาชิกของสกุล Alphavirus ยังคงเป็นปัญหาสุขภาพระดับโลกเนื่องจากการระบาดที่แพร่หลายและการขาดวิธีการรักษาที่เฉพาะเจาะจง การตรวจหาไวรัสที่แม่นยำ เช่น ไวรัสชิคุนกุนยา เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการวิจัยสารต้านไวรัส แต่กระบวนการแบบดั้งเดิมมักใช้เวลานานและมีโอกาสเกิดข้อผิดพลาด งานวิจัยนี้นำเสนอการพัฒนาและทดสอบอัลกอริธึมการประมวลผลภาพอัตโนมัติ ซึ่งออกแบบมาเพื่อเพิ่มความแม่นยำและความรวดเร็วในการคัดกรองสารที่อาจมีศักยภาพต้านไวรัสชิคุนกุนยา โดยใช้ซอฟต์แวร์ MvTec Halcon อัลกอริธึมนี้ได้รับการพัฒนาเพื่อการตรวจจับและจำแนกเซลล์ที่ติดเชื้อและไม่ติดเชื้อในการทดสอบไวรัส และผลการทำงานได้รับการตรวจสอบกับการนับแบบแมนนวลที่ดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญด้านไวรัสวิทยา ซึ่งแสดงถึงความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งด้วยค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ของเพียร์สันที่ 0.9807 สำหรับการตรวจจับเซลล์ และ 0.9886 สำหรับการตรวจจับไวรัส หลังจากผ่านการตรวจสอบทางสถิติ อัลกอริธึมถูกนำไปใช้ในการคัดกรองสารต้านไวรัส ซึ่งแสดงถึงประสิทธิภาพในการเพิ่มปริมาณและความแม่นยำของกระบวนการค้นคว้ายา ผลลัพธ์ที่ได้เน้นถึงศักยภาพของอัลกอริธึมนี้ในฐานะเครื่องมือสำคัญที่สามารถเร่งการวิจัยสารต้านไวรัสและมีการใช้งานที่กว้างขึ้นในการตรวจหาโรคจากแมลงพาหะชนิดอื่น ๆ และการปรับปรุงผลลัพธ์ในการวิจัยด้านไวรัสวิทยา คำสำคัญ: การประมวลผลภาพอัตโนมัติ, การคัดกรองแบบ high-throughput, การถ่ายภาพทางชีวเวชศาสตร์, การวิเคราะห์ภาพในไวรัสวิทยา, MvTec Halcon

การพัฒนาเท้าเทียมแบบไดนามิกที่ปรับค่าความแข็งสปริงได้สำหรับผู้พิการขาขาดในระดับกิจกรรมปานกลาง, ภูรินทร์ พิวัฒน์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ประเทศไทยในปัจจุบันมีผู้พิการขาขาดเพิ่มมากขึ้น โดยจากรายงานในปี พ.ศ.2560 ประเทศไทยมีผู้พิการขาขาดราว 40,000 คน แม้ว่าเท้าเทียมแบบ Solid Ankle Cushion Heel (SACH) ที่ใช้กันทั่วไปจะมีราคาที่ถูก ทว่าเท้าเทียมแบบนี้นั้นจะมีข้อเท้าที่แข็งทำให้เป็นอุปสรรคต่อการเดินที่เป็นธรรมชาติ จึงทำให้เท้าเทียมแบบนี้เหมาะสมกับผู้พิการที่มีระดับกิจกรรมต่ำที่ต้องการความมั่นคงของเท้าเป็นหลัก แต่กลับไม่เหมาะสมนักกับผู้พิการที่มีระดับกิจกรรมปานกลางขึ้นไป เนื่องจากผู้พิการกลุ่มนี้มีความต้องการเท้าเทียมที่สามารถงอเพื่อสะสมพลังงาน และปลดปล่อยพลังงานได้เพื่อที่จะสามารถช่วยส่งเสริมการเดินให้ใกล้เคียงกับคนปกติ ซึ่งเท้าเทียมที่เหมาะสมกับผู้พิการกลุ่มนี้ก็จะต้องมีความแข็งสปริงเชิงมุมที่เหมาะสมตามแต่ปัจจัยต่าง ๆ ของผู้พิการแต่ละคน เช่น น้ำหนักตัว, ความชอบ เป็นต้น ด้วยเหตุนี้ งานวิจัยนี้จึงมีเป้าหมายที่จะพัฒนาเท้าเทียมที่มีความแข็งที่ปรับได้ในช่วงต่อเนื่อง เพื่อตอบสนองความต้องการของผู้ใช้ที่หลากหลายเหล่านี้ โดยใช้เทคนิค Parametric optimization เพื่อออกแบบเท้าเทียมแบบไดนามิกที่มีช่วงความแข็งเฉพาะในบริเวณส้นเท้าและปลายเท้า ซึ่งเหมาะสมกับช่วงน้ำหนักและขนาดเท้าของผู้พิการ โครงสร้างหลักของเท้าเทียมถูกสร้างขึ้นโดยใช้วัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์เป็นหลัก เนื่องด้วยความแข็งแรงสูงและลักษณะน้ำหนักเบา ในงานวิจัยนี้ Finite Element Analysis (FEA) ถูกนำมาใช้เพื่อประเมินการเสียรูปและความแข็งของเท้าเทียมที่ออกแบบตามแนวทางมาตรฐานสากล ISO 10328 จากผลการทดสอบเท้าเทียมที่ออกแบบแสดงให้เห็นว่าเท้าเทียมที่ออกแบบมาสำหรับผู้พิการที่มีขนาดเท้า 26-27 ซม. และช่วงน้ำหนัก 60-80 กก. มีช่วงความแข็งที่เหมาะสมอยู่ที่ 9.97-13.31 Nm/degree ในบริเวณปลายเท้า และ 1.37-4.32 Nm/degree ในบริเวณส้นเท้า ซึ่งเหมาะสมสำหรับการใช้งานโดยผู้พิการที่มีระดับกิจกรรมปานกลางภายในช่วงน้ำหนักและขนาดเท้าตามที่ได้กำหนดไว้

Fabrication Of Smooth Sac305 Thin Film Via Magnetron Sputtering, M. Ojha, A. A. Elmustafa

Mechanical & Aerospace Engineering Faculty Publications

SAC305 (96.5 wt% Sn, 3 wt% Ag, 0.5 wt%Cu) solder is increasingly becoming popular due to its reliability good characteristics and performance in addition to the environmental concerns and regulations that restrict the use of lead in nano/microelectronic products. In nano/microelectronics, manufacturing smooth solder coatings free of defects such as voids and cracks, which can compromise joint reliability is crucial. Magnetron sputtering offers a high degree of control over film thickness and composition, resulting in films with excellent uniformity and adhesion. Despite these advantages, fabricating continuous and robust SAC305 films using magnetron sputtering remains a difficult task with limited research …

A Comprehensive Review Of Piezoelectric Ultrasonic Motors: Classifications, Characterization, Fabrication, Applications, And Future Challenges, Sidra Naz, Tian-Bing Xu

Mechanical & Aerospace Engineering Faculty Publications

Piezoelectric ultrasonic motors (USMs) are actuators that use ultrasonic frequency piezoelectric vibration-generated waves to transform electrical energy into rotary or translating motion. USMs receive more attention because they offer distinct qualities over traditional magnet-coil-based motors, such as miniaturization, great accuracy, speed, non-magnetic nature, silent operation, straightforward construction, broad temperature operations, and adaptability. This review study focuses on the principle of USMs and their classifications, characterization, fabrication methods, applications, and future challenges. Firstly, the classifications of USMs, especially, standing-wave, traveling-wave, hybrid-mode, and multi-degree-of-freedom USMs, are summarized, and their respective functioning principles are explained. Secondly, finite element modeling analysis for design and …

Reflections Of Undergraduate Engineering Students Completing A Cross Disciplinary Robotics Project With Pre-Service Teachers And Fifth Graders In An Electromechanical Systems Course, Krishnanand Kaipa, Jennifer Kidd, Isaac Koduah Kumi, Stacie I. Ringleb, Orlando M. Ayala, Kristie Gutierrez, Francisco Cima, Danielle Marie Rhemer

Mechanical & Aerospace Engineering Faculty Publications

Engineering is becoming increasingly cross-disciplinary, requiring students to develop skills in multiple engineering disciplines (e.g., mechanical engineering students having to learn the basics of electronics, instrumentation, and coding) and interprofessional skills to integrate perspectives from people outside their field. In the workplace, engineering teams are frequently multidisciplinary, and often, people from outside of engineering are part of the team that brings a product to market. Additionally, teams are often diverse in age, race, gender, and in other areas. Teams that creatively utilize the contrasting perspectives and ideas arising from these differences can positively affect team performance and generate solutions effective …

Factors Affecting Electrocoagulation Process For Different Water Types: A Review, Shahad Fadhil Abed Al-Rubaye, Naseer A. Alhaboubi, Aiman H. Al-Allaq

Mechanical & Aerospace Engineering Faculty Publications

Raw water must meet specific physical, chemical, and biological requirements to be suitable for drinking. There are various techniques available for treating wastewater, and aside from conventional methods that involve chemicals, electrocoagulation is an efficient and advanced approach. Electrocoagulation has proven effective in treating many pollutants, including bacteria, viruses, iron, fluoride, sulfate, boron, hardness, and turbidity. Total suspended solids, organic and inorganic materials, chemical oxygen demand COD, biochemical oxygen demand BOD, and color. It finds extensive application in treating different types of water and wastewater due to its exceptional ability to remove diverse contaminants. Recently, electrocoagulation has garnered significant attention …

External Direct Sum Invariant Subspace And Decomposition Of Coupled Differential-Difference Equations, Keqin Gu, Huan Phan-Van

SIUE Faculty Research, Scholarship, and Creative Activity

This article discusses the invariant subspaces that are restricted to be external direct sums. Some existence conditions are presented that facilitate finding such invariant subspaces. This problem is related to the decomposition of coupled differential-difference equations, leading to the possibility of lowering the dimensions of coupled differential-difference equations. As has been well documented, lowering the dimension of coupled differential-difference equations can drastically reduce the computational time needed in stability analysis when a complete quadratic Lyapunov-Krasovskii functional is used. Most known ad hoc methods of reducing the order are special cases of this formulation.

Structured Invariant Subspace And Decomposition Of Systems With Time Delays And Uncertainties, Huan Phan-Van, Keqin Gu

SIUE Faculty Research, Scholarship, and Creative Activity

This article discusses invariant subspaces of a matrix with a given partition structure. The existence of a nontrivial structured invariant subspace is equivalent to the possibility of decomposing the associated system with multiple feedback blocks such that the feedback operators are subject to a given constraint. The formulation is especially useful in the stability analysis of time-delay systems using the Lyapunov-Krasovskii functional approach where computational efficiency is essential in order to achieve accuracy for large scale systems. The set of all structured invariant subspaces are obtained (thus all possible decompositions are obtained as a result) for the coupled differential-difference equations …

A Novel Computational Analysis Of Boundary-Driven Two-Dimensional Heat Flow With Internal Heat Generation, Muhammad Abid, Madiha Bibi, Nasir Yasin, Muhammad Shahid

Mathematics & Statistics Faculty Publications

Accurate numerical solution of parabolic and elliptic partial differential equations governing two-dimensional heat transfer is critical for engineering simulations but computationally challenging. This work employs key numerical techniques finite differences, conjugate gradients, and Crank-Nicolson time stepping to solve the heat diffusion equation and analyze method performance. The Poisson equation is discretized using second-order central finite differences and solved with the conjugate gradient approach to determine the steady state solution. The transient heat equation is integrated in time via the Crank-Nicolson implicit scheme, also utilizing conjugate gradients. The methods effectively compute solutions matching analytical and boundary conditions. Convergence and stability are …

Nebraska Test #2289: Case Ih Steiger 525 Rowtrac, Nebraska Tractor Test Lab

Nebraska Tractor Tests

ABOUT THE TEST REPORT AND USE OF THE DATA The test data contained in this report are a tabulation of the results of a series of tests. Due to the restricted format of these pages, only a limited amount of data and not all of the tractor specifications are included. The full OECD report contains usually about 30 pages of data and specifications. The test data were obtained for each tractor under similar conditions and therefore, provide a means of comparison of performance based on a limited set of reported data. EXPLANATION OF THE TEST PROCEDURES Purpose The purpose of …

Nebraska Test #2288: Case Ih Steiger 475 Rowtrac, Nebraska Tractor Test Lab

Nebraska Tractor Tests

ABOUT THE TEST REPORT AND USE OF THE DATA The test data contained in this report are a tabulation of the results of a series of tests. Due to the restricted format of these pages, only a limited amount of data and not all of the tractor specifications are included. The full OECD report contains usually about 30 pages of data and specifications. The test data were obtained for each tractor under similar conditions and therefore, provide a means of comparison of performance based on a limited set of reported data. EXPLANATION OF THE TEST PROCEDURES Purpose The purpose of …

Tractor Test 2281: John Deere 9rt 540 Diesel, Nebraska Tractor Test Lab

Nebraska Tractor Tests

ABOUT THE TEST REPORT AND USE OF THE DATA The test data contained in this report are a tabulation of the results of a series of tests. Due to the restricted format of these pages, only a limited amount of data and not all of the tractor specifications are included. The full OECD report contains usually about 30 pages of data and specifications. The test data were obtained for each tractor under similar conditions and therefore, provide a means of comparison of performance based on a limited set of reported data. EXPLANATION OF THE TEST PROCEDURES Purpose The purpose of …

Effect Of Resin Bleed Out On Compaction Behavior Of The Fiber Tow Gap Region During Automated Fiber Placement Manufacturing, Von Clyde Jamora, Virginia Rauch, Sergii G. Kravchenko, Oleksandr G. Kravchenko

Mechanical & Aerospace Engineering Faculty Publications

Automated fiber placement is a state-of-the-art manufacturing method which allows for precise control over layup design. However, AFP results in irregular morphology due to fiber tow deposition induced features such as tow gaps and overlaps. Factors such as the squeeze flow and resin bleed out, combined with large non-linear deformation, lead to morphological variability. To understand these complex interacting phenomena, a coupled multiphysics finite element framework was developed to simulate the compaction behavior around fiber tow gap regions, which consists of coupled chemo-rheological and flow-compaction analysis. The compaction analysis incorporated a visco-hyperelastic constitutive model with anisotropic tensorial prepreg viscosity, which …

Parametric Optimization Of Friction Stir Welding Of Aa6061-T6 Samples Using The Copper Donor Stir-Assisted Material Method, Aiman H. Al-Allaq, Joseph Maniscalco, Srinivasa Naik Bhukya, Zhenhua Wu, Abdelmageed Elmustafa

Mechanical & Aerospace Engineering Faculty Publications

This study presents an optimization of the process parameters for the effect of copper (Cu) donor material percentage on the friction stir welding (FSW) of AA6061-T6 alloy. Extensive factorial experiments were conducted to determine the significance of the rotational speed (ω), the transverse speed (v), the interface coefficient of friction (μ), and the Cu donor material percentage in the plunge, left, right, and downstream zones. Design Expert 13 software was used to identify the number of simulation experiments to be conducted using the Abaqus simulation software. From Design Expert 13, which is a thorough multi-objective optimization analysis software, we were …

Effect Of Post-Cured Through Thickness Reinforcement On Disbonding Behavior In Skin-Stringer Configuration, Jimesh D. Bhagatji, Christopher Morris, Yogaraja Sridhar, Bodhisatwa Bhattacharjee, Krishnanand N. Kaipa, Oleksandr G. Kravchenko

Mechanical & Aerospace Engineering Faculty Publications

An experimental investigation of interlaminar toughness for post-cured through-thickness reinforcement (PTTR) skin-stringer sub-element is presented. The improvement in the crack resistance capability of skin-stringer samples was shown through experimental testing and finite element analysis (FEA) modeling. The performance of PTTR was evaluated on a pristine and initial-disbond of the skin-stringer specimen. A macro-scale pin-spring modeling approach was employed in FEA using a non-linear spring to capture the pin failure under the mixed-mode load. The experimental results showed a 15.5% and 20.9% increase in strength for the pristine-PTTR and initial-disbond PTTR specimens, respectively. The modeling approach accurately represents the overall structural …

Analytical And Simulation Modelling Of The Thermal Runaway Phenomenon In Mosfet Semiconductors, Arun Narasimhan

Mechanical and Aerospace Engineering Theses - Archive

MOSFETS (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) are a popular type of active current carrying device. The need for higher performance and faster switching times has led to designs which use low gate source voltage where heat conduction is dominated by charge carriers. The concentration of charge carriers increases with an increase in temperature, causing more current to flow as the temperature increases. As a result, the device draws more current as temperature increases, causing further temperature rise. As the device temperature increased, it would draw more current and cause further temperature rise. This is a positive feedback loop which …

Numerical Simulation And Optimization Of Fin Configurations For Enhanced Heat Sink Performance In Aluminum And Copper Materials, Rimpy Singh

Mechanical and Aerospace Engineering Theses - Archive

The constant evolution of data centers and high-power electronic systems has raised critical challenges in heat dissipation and thermal management. Single-phase immersion cooling, where electronic components are submerged in a thermally conductive but non-electrically conductive liquid (dielectric liquid), offers improved heat dissipation capabilities and emerges as a promising alternative to traditional air-cooling methods, which often fail to meet the thermal demands of densely packed, high-power systems. This study investigates and compares the thermal performance of aluminum and copper heat sinks with fin thicknesses of 0.33 mm and 0.54 mm, respectively, using finite element analysis based on computational fluid dynamics (CFD) …

Electrostatic Sorting Of Lunar Regolith Simulants For Sustainable Resource Utilization: Modeling And Characterization Of Particle Size Distribution, Abdullah Al Moinee, Peter Bachle, Kyle Newport, William Schonberg, David Bayless, Jeffrey Smith, Daoru Han, Fateme Rezaei

Civil, Architectural and Environmental Engineering Faculty Research & Creative Works

In pursuit of sustainable resource utilization on the Moon, this paper delves into modeling and characterization of particle size distribution (PSD) of lunar regolith simulants in an electrostatic system. a prototype electrostatic sieve was built and tested with four sample simulants mirroring properties of lunar mare and highland regolith. an alternating four-phase (90 degrees, 180 degrees, 270 degrees, 360 degrees) traveling square-wave was utilized for particle-directed transport to model the diverse trajectories of the particles. Numerically, we scrutinized how the distribution functions of the particles are manifested as the electrostatic field propagates, with a focus on three distinct particle ranges …

Advanced Thermal Management Solutions For High-Powered Chips: A Comprehensive Study On Immersion Cooling And Electrochemical Additive Manufacturing-Based Cold Plates, Gautam Gupta

Mechanical and Aerospace Engineering Dissertations - Archive

This dissertation investigates advanced thermal management strategies for high-performance computing systems to address the escalating thermal challenges posed by increasing power densities and computational demands. Chapter 1 evaluates the efficacy of forced convection Single-Phase Immersion Cooling (SPIC) with a dielectric fluid (EC-110) compared to traditional air cooling for a 776 W server. Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations demonstrate significant reductions in chip junction temperatures, maximum Dual In-line Memory Module (DIMM) temperatures, and server pressure drop with immersion cooling, highlighting its superior heat dissipation capabilities.

Chapter 2 delves into the comparative analysis of forced and natural convection Single-Phase Immersion Cooling techniques. …

Reliability Assessment Of 2.5d Heterogenous Integrated Circuits, Cu-Cu Hybrid Bonded Interconnects & Thermo-Mechanical Assessment Of Substrates In Two-Phase Immersion Cooling, Akshay Boovanahally Lakshminarayana

Mechanical and Aerospace Engineering Dissertations - Archive

Moore’s law has predicted the growth of semiconductor industry for the last 50 years by providing a template for silicon scaling and homogenous system on chip integration of multiple circuits. Lately, this trend has been declining due to the increased power density and functionality and increasing chip size to accommodate this. Moving forward, heterogeneous integration of chiplets will improve the silicon yield by integrating multiple multi-functional chiplets that are of smaller area onto an interposer or a substrate in 2.5D, 3D or 3.5 D architectures. In this study, computational analysis is done on the impact of design parameters and material …

Towards The Development Of A Unified Synthesis System Framework: Advancement Of Avds Towards A Generic, Multi-Disciplinary, And Multi-Fidelity Aerospace Vehicle Design Environment, Ian Wesley Maynard

Mechanical and Aerospace Engineering Dissertations - Archive

At the start of any design program for the development of a novel aerospace vehicle, there can be millions of design, mission, and technology trades to be explored. Design software is needed that can modularly adapt itself such that it can be generically applied to a wide variety of aerospace applications. It needs to be automated such that it can ‘stitch’ together and generate synthesis codes using a wide variety of disciplinary methods including geometry, aerodynamics, propulsion, trajectory, weights, stability and control, cost, etc. It should also be able to modularly switch the multi-disciplinary synthesis execution process in the synthesis …

Characterization Of Adhesive Strength In Metal-Polymer Bonds, Oreoluwa Adeseyoju

Open Access Master's Theses

Classified information has been deleted.

Investigating The Thermal Multibody Effects In Spherical Inclusions Of A Porous Matrix For Lithium-Ion Batteries, Nicholas Scholz

Open Access Master's Theses

As technology improves, there is a need for better and more efficient energy storage and lithium-ion batteries have emerged as the primary energy storage device. They have positive electrochemical properties, are easily accessible, and rechargeable. However, lithium-ion batteries have been known to fail, leading to research into the failure mechanisms. As some of these failure mechanisms, such as thermal runaway, depend on thermal interactions, this paper aims to investigates thermal multibody effects of spherical inclusions in a porous matrix to gain insight into thermal effects of a realistic lithium-ion battery microstructure. Analytical solutions to this problem, such as Maxwell’s thermal …

Propagation Of Vibro-Acoustic Energy In Ducts: Measurement, Simulation, And Attenuation Studies, Caoyang Li

Theses and Dissertations--Mechanical and Aerospace Engineering

Vibro-acoustic energy propagates through heating, ventilating, and air conditioning (HVAC) systems through both airborne and structureborne paths. In this research, measurement and simulation studies are performed to better understand this propagation of energy and how to better attenuate the sound before it impacts building occupants.

First, a scaled-down experiment was developed to assist in the validation of numerical simulation models. A small source room was attached to a wooden duct with variable cross-sectional area. The sound power for both untreated and treated ductwork was measured using sound intensity scanning, and the insertion loss is the difference between untreated and treated …

Artificial Intelligence Enabled Machinery Fault Detection And Diagnosis Using Vibro-Acoustic Signals, Srinivasa Rao Ippili

Theses and Dissertations--Mechanical and Aerospace Engineering

In various industries, the early detection of faults in rotating machinery is crucial to prevent system failures and ensure customer satisfaction. Typically, vibration measurement and diagnosis are employed for fault detection, but this process faces challenges in automation due to the complexity of installing and maintaining accelerometers, particularly in end-of-line quality control or pre-installed machinery health assessments. Acoustic signals, as a form of mechanical wave, offer an alternative for monitoring machinery while in operation. Unlike accelerometers, acoustic transducers are non-contact and easy to set up, enabling real-time data collection without interrupting equipment operation. However, utilizing acoustic signals in manufacturing poses …

Measurement And Simulation Of Aeroacoustic Sources Generated By Elementary Muffler Components, Seth Donkin

Theses and Dissertations--Mechanical and Aerospace Engineering

Mufflers and silencers are commonly used to control noise from sources such as internal combustion engines and heating, ventilating, and air conditioning (HVAC) systems. In these applications, flow interacts with muffler components generating aeroacoustic noise sources. In order to measure these sources in a lab setting, specialized flow rigs are designed to isolate aeroacoustic noise sources. Flow sometimes compromises muffler performance. However, muffler performance is sometimes improved because flow can increase the attenuation of some muffler elements such as perforates. To better understand the complicated impact of flow, the University of Kentucky developed a muffler test rig to measure insertion …