Engineering Mechanics Commons^™

แบบจำลองเชิงประจักษ์ขนาดความหนาของฟิล์มของเหลวของการไหลแบบวงแหวนระหว่างแก็สและของเหลวในท่อแนวดิ่ง, เนตรชนก เทียบสี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This thesis establish a database of experimental results of liquid film thickness in vertical annular flow. A total of 8 experimental results were collected from different experimental groups, which measured the liquid film thickness covering the conditions of annular flow. And propose a mathematical model to predict the liquid film thickness in the vertical annular flow. Annular flow is described as high velocity of gas flow in pipe center and liquid is flowing low velocity around pipe wall. When the velocity of gas is very high, interfacial shear stress increases and shear the surface of fluid drops into gas core …

การวิเคราะห์ความเค้นของฟันที่มีการอุดหรือการครอบโดยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์, กันยวันต์ ตวงวิไล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอการสร้างแบบจำลองโครงสร้างฟันดีและแบบจำลองฟันที่ผ่านการรักษาคลองรากฟันแล้วบูรณะด้วยการอุดและการครอบฟัน โดยสร้างแบบจำลองมาจากการสแกนฟันด้วยวิธีภาพถ่ายคอมพิวเตอร์ (CT scan) แล้วนำไฟล์สแกนมาปรับเปลี่ยนให้อยู่ในรูปแบบของแข็งก่อนที่จะนำไปวิเคราะห์หาความเค้นของฟันด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ การศึกษาในวิทยานิพนธ์ฉบับนี้แบ่งออกเป็น 3 ส่วนดังต่อไปนี้ การศึกษาที่หนึ่งเป็นการศึกษาแบบจำลองเอ็นยึดปริทันต์ โดยศึกษาผลของการมีและไม่มีชั้นเอ็นยึดปริทันต์ในแบบจำลอง จากการศึกษาพบว่าควรมีการรวมชั้นเอ็นยึดปริทันต์ไว้ในแบบจำลองเพื่อให้ได้ผลการจำลองที่แม่นยำขึ้น การศึกษาที่สองเป็นการศึกษาความเค้นในฟันที่ผ่านการรักษาคลองรากฟันแล้วบูรณะด้วยการอุดของแบบจำลองของฟันกรามน้อยส่วนล่างของฟันแท้ ซึ่งเปรียบเทียบเทคนิคในการอุดที่ต่างกันและวัสดุที่ใช้อุดฟัน 2 ชนิดที่ต่างกันคือ อะมัลกัม (amalgam) และ มัลติคอร์ (multicore) พบว่าความเค้นในตัวฟันและในวัสดุอุดที่เป็นอะมัลกัมมีค่าสูงกว่าแบบจำลองอื่น ๆ และแบบจำลองที่มีเดือยฟันมีความเค้นต่ำกว่าแบบจำลองอื่น ๆ การศึกษาสุดท้ายเป็นแบบจำลองการครอบฟันของฟันกรามส่วนล่างของฟันน้ำนมที่มีการสร้างแกนฟันด้วยวัสดุต่างกัน จากการศึกษาพบว่าแบบจำลองที่มีแกนฟันเป็นกลาสไอโอโนเมอร์ซีเมนต์ (Glass ionomer cement: GIC) มีความเค้นสูงกว่าแบบจำลองที่มีแกนฟันเป็นมัลติคอร์ การศึกษานี้เป็นข้อมูลเบื้องต้นในการศึกษาโดยการทดลองทางด้านทันตกรรม การเลือกรูปแบบและวัสดุในการบูรณะ และช่วยในการพัฒนาการบูรณะฟันโดยการอุดและการครอบฟันต่อไป

การประดิษฐ์และการประเมินเอลิเมนต์เมทริกซ์รูปแบบปิดของเอลิเมนต์สี่เหลี่ยมสี่จุดต่อสำหรับปัญหาความเค้นเนื่องจากความร้อน, เบญจาภา ยนต์สกุล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การประดิษฐ์สมการไฟไนต์เอลิเมนต์สำหรับเอลิเมนต์สี่เหลี่ยมใด ๆ สี่จุดต่อในอดีตนั้นมีความยุ่งยากมากเนื่องจากไม่สามารถหาสมการรูปแบบปิดของการอินทิเกรตได้เหมือนกับในกรณีของเอลิเมนต์สามเหลี่ยมสามจุดต่อ ดังนั้นเทคนิคการอินทิเกรตเชิงตัวเลขจึงถูกนำมาใช้เพื่อหาผลของการอินทิเกรตโดยประมาณ และเทคนิคที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดวิธีหนึ่งก็คือวิธีของเกาส์-เลอจองด์ ผลลัพธ์ที่ได้แม้จะเป็นผลเฉลยโดยประมาณแต่ก็สามารถเพิ่มความถูกต้องให้มากขึ้นได้ด้วยการเพิ่มจำนวนจุดเกาส์ในการอินทิเกรต แต่อย่างไรก็ดีการเพิ่มจำนวนจุดเกาส์ทำให้ใช้เวลาในการคำนวณเพิ่มขึ้นอย่างมากด้วยเช่นกัน ในวิทยานิพนธ์นี้จึงนำเสนอวิธีการหาสมการไฟไนต์เอลิเมนต์รูปแบบปิดของเอลิเมนต์สี่เหลี่ยมใด ๆ สี่จุดต่อสำหรับปัญหาความเค้นเนื่องจากความร้อน โดยการใช้โปรแกรมคณิตศาสตร์สัญลักษณ์หรือก็คือโปรแกรมแมทมาทิกา (Mathematica) ร่วมกับการจัดรูปสมการด้วยตนเอง ผลการประดิษฐ์สมการรูปแบบปิดนั้นสามารถจัดรูปออกมาได้สี่กลุ่มตามรูปร่างของเอลิเมนต์ ซึ่งการจัดกลุ่มนี้ทำให้การคำนวณมีประสิทธิภาพเพิ่มมากขึ้น โดยผลลัพธ์ของเอลิเมนต์เมทริกซ์รูปแบบปิดที่ประดิษฐ์ขึ้นมานี้สามารถนำไปใช้ในการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ได้โดยตรง จากนั้นคอมพิวเตอร์โปรแกรมที่ประดิษฐ์ขึ้นถูกนำไปตรวจสอบความถูกต้องและเวลาที่ใช้ในการคำนวณกับปัญหาทดสอบเอลิเมนต์เดี่ยว และปัญหาที่มีและไม่มีผลเฉลยแม่งตรง ตามลำดับ ผลการคำนวณพบว่าวิธีรูปแบบปิดให้ผลลัพธ์ที่มีความแม่นยำสูงเทียบได้กับการอินเทรทด้วยวิธีเกาส์-เลอจองด์ที่ใช้จำนวนจุดเกาส์ 8x8 จุด ยิ่งไปกว่านั้นวิธีการที่นำเสนอในวิทยานิพนธ์นี้ยังใช้เวลาในการคำนวณน้อยกว่าวิธีเกาส์-เลอจองด์ด้วย

การออกแบบชุดใบจักรหมุนทวนตรงข้ามที่เหมาะสมโดยคำนึงถึงการลดขนาดของของไหลที่ไหลผ่านใบจักรด้วยวิธีแคลคูลัสของการแปรผัน, ณัฏฐนันท์ ทรัพย์สามารถ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์นี้ได้แสดงการคำนวณหารูปร่างชุดใบจักรหมุนทวนตรงข้ามโดยใช้ทฤษฎี lifting line และวิธีแคลคูลัสของการแปรผันเพื่อหาลักษณะชุดใบจักรหมุนทวนตรงข้ามที่เหมาะสมภายใต้สภาวะการทำงานที่กำหนด ชุดใบจักรหมุนทวนตรงข้ามจะถูกคำนวณภายใต้เงื่อนไขที่ไม่มีวัตถุใดมาขวางกั้นและของไหลที่ไหลเข้าชุดใบจักรหมุนทวนตรงข้ามจะมีทิศทางความเร็วเฉพาะตามแนวแกนหมุนของชุดใบจักรและมีขนาดเท่ากันตลอดพื้นที่หน้าตัด นอกจากนี้ยังได้รวมเอาผลกระทบเนื่องจากการลดขนาดของของไหลที่ไหลผ่านใบจักรเข้ามารวมไว้ในการคำนวณด้วย เพื่อกำหนดขนาดใบจักรใบหลังให้พอดีกับขนาดพื้นที่หน้าตัดของของไหลที่ลดลงและได้ใช้ประโยชน์ความเร็วของของไหลในทิศทางตามแนวเส้นสัมผัสที่ไหลออกจากใบจักรใบหน้าเพื่อสร้างแรงผลัก ผลการคำนวณจะถูกแปลงเป็นรูปร่างใบจักรในสามมิติและนำมาทดสอบผลด้วยวิธีพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณหรือ CFD ซึ่งจากการวิเคราะห์ผลลัพธ์ที่ได้แสดงให้เห็นว่าผลลัพธ์จากการคำนวณควรมีการปรับค่าความเร็วของของไหลที่ปรากฎบนใบจักรแต่ละใบ เนื่องจากความเร็วของไหลที่ไหลเข้าชุดใบจักรหมุนทวนตรงข้ามจะถูกเหนี่ยวนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงก่อนถึงใบจักรใบหน้า และเกิดการไหลแบบปั่นป่วนระหว่างใบจักรใบหน้าและใบหลัง ตัวประกอบการคูณความเร็วของของไหลที่ไหลเข้าใบจักรแต่ละใบจึงถูกกำหนดขึ้นและนำมาปรับใช้ในการคำนวณ ผลจากการทดลองปรับเปลี่ยนและทดสอบผลด้วย CFD ทำให้ได้ค่าตัวประกอบการคูณความเร็วของของไหลที่เหมาะสมซึ่งสามารถสรุปอยู่ในรูปแบบสมการที่ขึ้นกับตัวแปร advance ratio และสัมประสิทธิ์แรงผลัก ตัวประกอบการคูณความเร็วของของไหลที่สรุปได้นี้ทำให้ผลลัพธ์จากการคำนวณและผลลัพธ์ที่ได้จาก CFD มีความสอดคล้องกัน

การพัฒนาเบ้าข้อสะโพกเทียมแบบโททัลฮิปสำหรับคนไทย, ธนชาติ ธนากรพิพัฒนกุล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัจจุบันสังคมไทยกำลังก้าวเข้าสู่สังคมผู้สูงอายุ ซึ่งสิ่งที่พบตามมามากขึ้นคือการป่วยจากการเสื่อมสภาพของร่างกาย ซึ่งพบว่าอาการปวดข้อสะโพกจากการเสื่อมที่ข้อสะโพกเป็นอาการที่พบมาก วิธีการรักษาให้หายขาดจะต้องเปลี่ยนข้อสะโพกเทียมแต่เพราะราคาที่สูงอันเนื่องมาจากการนำเข้าจากต่างประเทศ (200,000-600,000 บาทต่อข้าง) คนไทยส่วนใหญ่จึงไม่สามารถเข้าถึงได้ งานวิจัยนี้จึงมีจุดประสงค์เพื่อพัฒนาสะโพกเทียมแบบโททัลฮิปที่มีขนาดเหมาะสมกับกายวิภาคคนไทย และมีความแข็งแรงไม่ด้อยกว่าท้องตลาด เพื่อต่อยอดในอนาคตให้คนไทยผู้มีรายได้น้อยมีโอกาสเข้าถึงได้ โดยออกแบบคอนเนคเตอร์เพื่อปรับระยะคอสะโพกได้ที่ 30-56 มิลลิเมตร หัวสะโพกขนาด 36-52 มิลลิเมตรเพื่อใช้ในสะโพกเทียมแบบ unipolar และเบ้าสะโพกขนาด 40-56 มิลลิเมตร ซึ่งมีขนาดครอบคลุมกายวิภาคคนไทย โดยทดสอบความแข็งแรงเบื้องต้นตามมาตรฐานด้วยวิธีการทางไฟไนต์เอลิเมนต์ก่อนทำการผลิตจริงด้วยเครื่องกลึงซีเอ็นซี โดยทำการผลิตให้ได้ตามมาตรฐาน (ASTM F2033) โดยที่หัวสะโพกมีความหยาบผิวต่ำกว่า 50 นาโนเมตร เบ้าพลาสติก liner มีความหยาบผิวต่ำกว่า 2 ไมโครเมตร และเมื่อทดสอบข้อสะโพกทั้งหมดในชุดทดสอบตามแนวทางมาตรฐานด้านความล้าและการดึงหัวสะโพกออกจากคอสะโพกพบว่าผ่านการทดสอบทั้งหมด (ISO 7206-4, ISO 7206-6 และ ISO 7206-10) และ ออกแบบผลิตและทดสอบระบบความแข็งแรงของระบบล็อคภายในเบ้าสะโพกตามมาตรฐานเพื่อเปรียบเทียบกับท้องตลาด (ASTM 1820-98) พบว่าระบบล็อคที่ออกแบบทนแรงได้ไม่ด้อยกว่าท้องตลาดที่ 1,251 นิวตัน (ท้องตลาด 440-3,100 นิวตัน) และนำเบ้าสะโพกไปทดสอบความแข็งและการใช้ตามแบบธรรมชาติด้วยเครื่องทดสอบตามมาตรฐาน ASTM F2582 พบว่าหลังการทนสอบจนครบ 1,000,000 รอบ ระบบล็อคไม่เกิดการพังตัวซึ่งเป็นการยืนยันว่าระบบล็อคมีความแข็งแรงเพียงพอ

การวิเคราะห์ความไม่แน่นอนของการติดตามความยาวรอยร้าวด้วยวิธีคอมพลายแอนซ์, กิตติภณ รุ่งวชิรา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้นำเสนอขั้นตอนการคำนวณความไม่แน่นอนของความยาวรอยร้าวที่คำนวณจากคอมพลายแอนซ์ (Ua) (การคำนวณคอมพลายแอนซ์ (C) ใช้วิธีที่มาตรฐาน ASTM E647 แนะนำ) และศึกษาผลของปัจจัยต่าง ๆ จากสภาวะทดสอบ 1) รูปร่างคลื่น (Wave shape) 2) ภาระสูงสุด 3) อัตราส่วนภาระ (R ratio) 4) ความยาวรอยร้าว 5) ความถี่ภาระ (Load frequency) 6) Sampling rate 7) จำนวนข้อมูลต่อรอบ (Number of data per cycle) 8) เปอร์เซ็นต์ของจำนวนข้อมูลช่วงปลดภาระนับจากตำแหน่งภาระสูงสุด (%Unload) 9) จำนวนรอบที่เก็บข้อมูลต่อเนื่อง 10) นิยามของความยาวรอยร้าวที่วัดจากขอบหน้ารอยร้าวเริ่มต้น (as0) ต่อ Ua นอกจากนี้จะศึกษาความสอดคล้องระหว่างความยาวรอยร้าวที่วัดจากขอบหน้ารอยร้าว (as) นิยามต่าง ๆ กับความยาวรอยร้าวที่คำนวณจากคอมพลายแอนซ์ (a) การนำเสนอขั้นตอนการคำนวณ Ua จะศึกษาขั้นตอนการคำนวณความไม่แน่นอนของปริมาณทั่วไป จากนั้นนำมาประยุกต์กับ a โดยพบว่าการคำนวณ Ua จะต้องมีข้อมูล 3 อย่างคือ ค่าเฉลี่ยและความไม่แน่นอนของปริมาณที่ใช้คำนวณ a (ความกว้างชิ้นทดสอบ, as0 และ C) และสมการลดข้อมูล (Data reduction equation) ที่ใช้คำนวณ a จากนั้นนำข้อมูลทั้งสามไปคำนวณ Ua ด้วยวิธีอนุกรมเทย์เลอร์ การศึกษาผลของปัจจัยต่าง ๆ ต่อ Ua จะให้ภาระล้าแก่ชิ้นทดสอบที่สภาวะทดสอบต่าง ๆ ในข้างต้น แล้วเก็บข้อมูล ความเครียดที่ตำแหน่งกึ่งกลางด้านหลังชิ้นทดสอบ (Back-face strain, BFS), ระยะอ้าปากรอยร้าว (Crack mouth opening displacement, CMOD) และภาระ เพื่อคำนวณ C จากนั้นหาความไม่แน่นอน …

การประเมินปริมาณพลังงานที่ลดลงเมื่อนำรถยนต์ไฟฟ้ามาใช้ทดแทนในพื้นที่กรุงเทพมหานคร, ภูดิศ จตุสิทธางกูรณ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

มาตรการอนุรักษ์พลังงาน 20 ปี (EEP2015) ได้กำหนดเป้าหมายในการลดความเข้มการใช้พลังงานลง 25% ในปี พ.ศ.2573 เทียบกับปี 2548 สำหรับสาขาเศรษฐกิจที่กำหนดเป้าหมายไว้สูงสุดคือ ภาคการขนส่งคิดเป็น 46% ของเป้าหมายทั้งหมด หนึ่งในมาตรการอนุรักษ์พลังงานภาคการขนส่งคือ การใช้รถยนต์ไฟฟ้าทดแทนรถยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายในที่ตั้งเป้าหมายลดพลังงานลง 1,123 ktoe งานวิจัยนี้ศึกษาแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงไปของปริมาณพลังงานเมื่อมีการใช้รถยนต์ไฟฟ้าทดแทนรถยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายใน ในพื้นที่กรุงเทพมหานคร จำนวน 1.2 ล้านคัน ตามแผนขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้า พ.ศ.2558-2573 ด้วยการใช้แบบจำลองค่ากำลังจำเพาะของยานยนต์และการศึกษาพฤติกรรมการขับขี่ของรถยนต์ที่ใช้งานจริงในกรุงเทพมหานคร ทั้งนี้วิธีการศึกษาทำให้ได้ฐานข้อมูลพฤติกรรมการขับขี่ในเชิงอัตราการใช้พลังงานที่วิเคราะห์ข้อมูลจากการขับขี่จริงของรถยนต์ที่ใช้ในกรุงเทพมหานคร ครอบคลุมช่วงความเร็วในการขับขี่, ประเภทถนน และระยะทางของถนน มากกว่า 65.98% ในกรุงเทพมหานคร ฐานข้อมูลดังกล่าวได้ถูกนำมาพัฒนาเป็นแบบจำลองเพื่อวิเคราะห์อัตราการใช้พลังงานของเมือง และวิเคราะห์ปริมาณพลังงานเมื่อสถานการณ์เปลี่ยนแปลงไป สำหรับผลของปริมาณพลังงานที่เปลี่ยนแปลงไปเมื่อดำเนินการตามแผน EEP2015 บนสมมุติฐานสภาพจราจรและประสิทธิภาพเครื่องยนต์ไม่เปลี่ยนแปลงไป (กรณีฐาน) จะสามารถลดปริมาณพลังงานลงได้ 992.91 ktoe ซึ่งต่ำกว่าเป้าหมาย 130.09 ktoe หากต้องการให้บรรลุเป้าหมายจะต้องเพิ่มสัดส่วนการทดแทนด้วยรถยนต์ไฟฟ้าจาก 1.20 ล้านคัน (19.15%) เป็น 1.36 ล้านคัน (21.66%) และเพื่อเพิ่มทางเลือกในการประเมินความเป็นไปได้และการกำหนดทิศทางของนโยบายให้สามารถบรรลุเป้าหมายได้มากยิ่งขึ้น งานวิจัยนี้จึงใช้แบบจำลองดังกล่าววิเคราะห์ปริมาณพลังงานที่เปลี่ยนแปลงไปจากสถานการณ์ที่แตกต่างกัน 3 แบบคือ 1)เมื่อสภาพจราจรเปลี่ยนแปลงไปจากการปรับปรุงและพัฒนาโครงข่ายถนน, 2)เมื่อมี Carsharing และ 3)เมื่อน้ำหนักรถยนต์ลดลง จากการวิเคราะห์ผลของปริมาณพลังงานที่เปลี่ยนแปลงไปเมื่อสถานการณ์จำลองเปลี่ยนแปลงไป 3 แบบและมีสัดส่วนการทดแทนด้วยรถยนต์ไฟฟ้าตามแผน EEP2015 พบว่า การมี Carsharing จะสามารถลดปริมาณพลังงานลงได้มากที่สุด รองลงมาคือ การเปลี่ยนแปลงสภาพจราจร และการลดน้ำหนักรถยนต์ คิดเป็น 46.91, 17.83 และ17.81% ตามลำดับเมื่อเทียบกับกรณีฐาน จากการศึกษานี้สามารถนำไปใช้เพื่อศึกษาแนวโน้มและทิศทางการเปลี่ยนแปลงไปของปริมาณพลังงานจากสถานการณ์ต่างๆเพื่อใช้ในการกำหนดนโยบายให้สามารถบรรลุผลตามเป้าหมายได้ นอกจากนั้น การทดสอบรถในการใช้งานจริงกับสภาพจราจรในกรุงเทพมหานครที่มีลักษณะการขับขี่แบบขับๆ หยุดๆ พบว่ารถยนต์ไฟฟ้าที่เหมาะสมจะใช้ในกรุงเทพมหานคร ควรเป็นรุ่นที่มี regenerative braking มาก ซึ่งจะให้อัตราการใช้พลังงานได้ลดลงกว่า 13-16% เทียบกับรุ่นที่มี regenerative braking น้อยกว่า

การสร้างและตรวจสอบคุณลักษณะของแอคชัวเอเตอร์นิวเมติกส์สำหรับระบบของไหลจุลภาค, ศิวพล ฉายแก้ว

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ได้พัฒนาแอคชัวเอเตอร์นิวเมติกส์ซึ่งมีโครงสร้างที่สำคัญอยู่ 3 ส่วน คือ ชั้นควบคุมสำหรับลมอัด ชั้นของไหลสำหรับของไหลที่มีอนุภาคพลาสติกหรือเซลล์ ฟิล์มบางที่กั้นกลางระหว่างชั้นควบคุมและชั้นของไหล อย่างไรก็ตามวิธีการสร้างฟิล์มบางในอดีตค่อนข้างซับซ้อน ดังนั้นวัตถุประสงค์ในการศึกษาจึงมี 2 ประเด็น คือ การศึกษากระบวนการสร้างชิพของไหลจุลภาคและฟิล์มบางด้วยชั้นสังเวย กับการศึกษาผลของขนาดของแอคชัวเอเตอร์กับการเปลี่ยนแปลงแรงดันต่อระยะกระดกของฟิล์มบาง ขั้นตอนการสร้างแอคชัวเอเตอร์เริ่มจากชั้นควบคุม ที่สามารถสร้างได้ด้วยวิธีซอฟต์ลิโทกราฟ (Soft Lithography) ด้วยสารโพลีไดเมททิลไซโลเซน (Polydimethylsiloxane-PDMS) ในขณะที่ฟิล์มบางจำเป็นต้องใช้เทคนิคการปั่นเหวี่ยงสารโพลีไดเมททิลไซโลเซนบนชั้นสังเวย โดยชั้นสังเวยได้ใช้สารโพลีไวนิลแอลกฮอลล์ (Polyvinyl Alcohol) หลังจากจึงนำชิ้นงานทั้งสองมาประสานกันด้วยเทคนิคการคายประจุแบบโคโรน่า แล้วกำจัดชั้นสังเวยออกด้วยน้ำอุ่นที่อุณหภูมิ 120 oC ในขั้นตอนสุดท้ายจึงนำพอร์ตลมอัดมาเชื่อมต่อและประสานกับกระจกสไลด์ สำหรับการทดสอบสมบัติของแอคชัวเอเตอร์นิวเมติกส์จะเริ่มจากการหาค่าความแข็งแรงสำหรับการเชื่อมประสานชิ้นงานทั้งสองส่วน ซึ่งพบว่าแรงดันอากาศสูงสุดที่ไม่ทำให้ชิ้นงานฉีกขาดเท่ากับ 25 kPa ในขั้นตอนต่อไปจึงหาระยะกระดกในช่วงความดัน 0-27 kPa สำหรับแอคชัวเอเตอร์ทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีฟิล์มบางหนาประมาณ 100 µm ผลการทดลองแสดงว่าการควบคุมพารามิเตอร์ในกระบวนการผลิตชิ้นงานยังทำได้ไม่ดีนัก และมีผลต่อระยะกระดกตัวค่อนข้างมาก โดยระยะกระดกที่ 25 kPa สำหรับแอคชัวเอเตอร์ขนาด 1500, 2000 และ 2500 µm เท่ากับ 238±52, 354±43 and 493±33 µm ตามลำดับ เมื่อกระตุ้นแอคชัวเอเตอร์ที่ 1, 5 และ 20 Hz ที่แรงดันอากาศคงที่เท่ากับ 25 kPa พบว่าแอคชัวเตอร์ทุกขนาดจะตอบสนองได้ดีที่ความถี่ 1 Hz นอกจากนั้นยังพบว่าเมื่อกระตุ้นไปแล้วจำนวน 50,000 ครั้ง ระยะกระดกของแอคชัวเตอร์ทุกขนาดก็ไม่เปลี่ยนแปลงนัก ส่วนการทดสอบการรั่วไหลของของเหลวที่แรงดันอากาศ 35 kPa พบว่าสามารถใช้แอคชัวเอเตอร์นิวเมติกส์ขนาด 2000 µm ปิดกั้นการไหลของของเหลวที่ 0.5 ml/min แต่ไม่สามารถปิดกั้นการไหลที่ 1 ml/min ในท่อลึก 300 µm ได้

Finite Element Simulation Of Pzt-Aided Interrogation Of Composite Laminates Exhibiting Damage, Amany Micheal, Yehia Bahei-El-Din

Centre for Advanced Materials

Piezoelectricity has proved effective in capturing changes in structures caused by various damage mechanisms. In one approach, piezoelectric wafer active sensors (PWAS) are mounted on the surface of the host structure and utilized as both actuators and sensors to interrogate the structure and monitor its health. This is achieved by subjecting the PWAS to a transient electric pulse and reading the resulting voltage. Changes in the stiffness of the substrate due to structural damage affect the response of the PWAS, which could be correlated to integrity of the structure. Applying this technique to fibrous composite laminates encounters particular challenges due …

Experimental Building Demonstration Model With Viscous Fluid Dampers, Blake Thomas Reeve, Brianna Jean Kufa, Aden Malek Stepanians, Sophie Carmion Ratkovich

Architectural Engineering

The Architectural Engineering major places a heavy emphasis on structural dynamics and the role of wind and seismic loading in building analysis and design. Buildings of high importance that are critical to community function, such as hospitals, often utilize supplemental damping devices like supplemental viscous fluid dampers or base isolators to reduce the overall demands on the structural system. The design and analysis of these dampers are typically not taught at the undergraduate level, and is frequently performed by mechanical engineers, in lieu of structural engineers.

To better understand and research building behavior with supplemental damping devices, our multi-disciplinary team …

Multi-Axial Failure Of High-Performance Fiber During Transverse Impact, Matthew C. Hudspeth

Open Access Dissertations

The effect of projectile nose geometry on ensuing wave development in high-performance yarns is explored during single yarn transverse impact. Special attention has been placed on visualizing the immediate region around the projectile-yarn contact site for 0.30-cal round, 0.30-cal fragment simulation projectiles (FSP), and razor blades using high-speed imaging. Kevlar® KM2, Dyneema®SK76 and AuTx have been impacted at velocities ranging from ∼100 m/s to ∼1200 m/s depending on projectile nose shape, with an emphasis set on determining the critical velocity wherein below said velocity significant development of wave propagation occurs and above said velocity the yarn fails immediately upon impact. …

Investigation Of A Numerical Algorithm For A Discretized Rubber-Belt Continuously Variable Transmission Dynamic Model And Techniques For The Measurement Of Belt Material Properties., Brian Gene Ballew

Graduate Theses and Dissertations

A numerical algorithm for modeling the dynamic response of a rubber-belt Continuously Variable Transmission (CVT) belt is recreated. The numerical attributes applied to the algorithm and difficulties with numerical stability are discussed in detail. The degrees of freedom of the system have been expanded to include the dynamics of the engine torque output and vehicle loads such as rolling resistance and aerodynamic drag. This was done to emphasize the use of the model as an analysis tool for simulating CVT/engine/vehicle response. The increased degrees of freedom require the addition of a linear dampening element between belt nodes to dampen resonance …

High Temperature Flow Solver For Aerothermodynamics Problems, Huaibao Zhang

Theses and Dissertations--Mechanical and Aerospace Engineering

A weakly ionized hypersonic flow solver for the simulation of reentry flow is firstly developed at the University of Kentucky. This code is the fluid dynamics module of known as Kentucky Aerothermodynamics and Thermal Response System (KATS). The solver uses a second-order finite volume approach to solve the laminar Navier– Stokes equations, species mass conservation and energy balance equations for flow in chemical and thermal non-equilibrium state, and a fully implicit first-order backward Euler method for the time integration. The hypersonic flow solver is then extended to account for very low Mach number flow using the preconditioning and switch of …

Lightweight Uav Launcher, Ben Miller, Christian Valoria, Corinne Warnock, Jake Coutlee

Mechanical Engineering

This report discusses the design, construction, and testing of a lightweight, portable UAV launcher. There is a current need for a small team of soldiers to launch a US Marine Tier II UAV in a remote location without transport. Research was conducted into existing UAV launcher designs and the pros and cons of each were recorded. This research served as a basis for concept generation during the initial design development stage. It was required that the design weigh less than 110 lbs, occupy a smaller volume than 48" x 24" 18" in its collapsed state, be portable by a single …

Kolsky Bar Experiment For High-Rate Large Deformations Of Polycarbonate, Jason Gerald Vogeler

Department of Engineering Mechanics: Dissertations, Theses, and Student Research

Polycarbonate (PC) is a tough, transparent engineering thermoplastic. Its impact strength and ability undergo large plastic deformations without shatter make PC an ideal protective material for impact-resilient eyewear, aircraft windows and transparent armor. A good understanding of the response of this material to large deformations at high strain rates is critical for its utilization in these applications. To this end, a striker-less Kolsky bar device is employed in this work for the needed material characterization. The apparatus allow impulsive torsion and/or compression loadings with pulse durations sufficiently long for the plastic flow behavior to develop fully. Three new testing techniques …

Mechanics Of Blast Loading On Post-Mortem Human And Surrogate Heads In The Study Of Traumatic Brain Injury (Tbi) Using Experimental And Computational Approaches, Shailesh Govind Ganpule

Department of Engineering Mechanics: Dissertations, Theses, and Student Research

Blast induced neurotrauma (BINT) has been designated as the “signature injury” to warfighters in the recent military conflicts. The occurrence of traumatic brain injury (TBI) in blasts is controversial in the medical and scientific communities because the manifesting symptoms occur without visible injuries. Whether the primary blast waves alone can cause mechanical insult that is comparable to existing traumatic brain injury thresholds is still an open question, and this work is aimed to address this issue.

In the first part of this dissertation, mechanics of primary blast loading on Realistic Explosive Dummy (RED) head with and without helmets is studied …

Implementation Of Magnetic Resonance Elastography For The Investigation Of Traumatic Brain Injuries, Thomas Boulet

Department of Engineering Mechanics: Dissertations, Theses, and Student Research

Magnetic resonance elastography (MRE) is a potentially transformative imaging modality allowing local and non-invasive measurement of biological tissue mechanical properties. It uses a specific phase contrast MR pulse sequence to measure induced vibratory motion in soft material, from which material properties can be estimated. Compared to other imaging techniques, MRE is able to detect tissue pathology at early stages by quantifying the changes in tissue stiffness associated with diseases. In an effort to develop the technique and improve its capabilities, two inversion algorithms were written to evaluate viscoelastic properties from the measured displacements fields. The first one was based on …

Finite Element Analysis Of The Contact Deformation Of Piezoelectric Materials, Ming Liu

Theses and Dissertations--Chemical and Materials Engineering

Piezoelectric materials in the forms of both bulk and thin-film have been widely used as actuators and sensors due to their electromechanical coupling. The characterization of piezoelectric materials plays an important role in determining device performance and reliability. Instrumented indentation is a promising method for probing mechanical as well as electrical properties of piezoelectric materials.

The use of instrumented indentation to characterize the properties of piezoelectric materials requires analytical relations. Finite element methods are used to analyze the indentation of piezoelectric materials under different mechanical and electrical boundary conditions.

For indentation of a piezoelectric half space, a three-dimensional finite element …

Vibration-Based Health Monitoring Of Multiple-Stage Gear Train And Differential Planetary Transmission Involving Teeth Damage And Backlash Nonlinearity, Andrew Patrick Sommer

Master's Theses

The objective of this thesis is to develop vibration-based fault detection strategies for on-line condition monitoring of gear transmission systems. The study divides the thesis into three sections. First of all, the local stresses created by a root fatigue crack on a pinion spur gear are analyzed using a quasi-static finite element model and non-linear contact mechanics simulation. Backlash between gear teeth which is essential to provide better lubrication on tooth surfaces and to eliminate interference is included as a defect and a necessary part of transmission design. The second section is dedicated to fixed axis power trains. Torsional vibration …

Studies Of Dynamic Crack Propagation And Crack Branching With Peridynamics, Youn Doh Ha, Florin Bobaru

Department of Engineering Mechanics: Faculty Publications

In this paper we discuss the peridynamic analysis of dynamic crack branching in brittle materials and show results of convergence studies under uniform grid refinement (m-convergence) and under decreasing the peridynamic horizon (δ-convergence). Comparisons with experimentally obtained values are made for the crack-tip propagation speed with three different peridynamic horizons.We also analyze the influence of the particular shape of themicro-modulus function and of different materials (Duran 50 glass and soda-lime glass) on the crack propagation behavior. We show that the peridynamic solution for this problem captures all the main features, observed experimentally, of dynamic crack propagation and branching, as well …

Multiscale Modeling Of Impact On Heterogeneous Viscoelastic Solids With Evolving Microcracks, Flavio V. Souza

Department of Engineering Mechanics: Dissertations, Theses, and Student Research

Multiscale computational techniques play a major role in solving problems related to viscoelastic composite materials due to the complexities inherent to these materials. In the present work, a numerical procedure for multiscale modeling of impact on heterogeneous viscoelastic solids containing evolving microcracks is proposed in which the (global scale) homogenized viscoelastic incremental constitutive equations have the same form as the local scale viscoelastic incremental constitutive equations, but the homogenized tangent constitutive tensor and the homogenized incremental history dependent stress tensor depend on the amount of damage accumulated at the local scale. Furthermore, the developed technique allows the computation of the …

Identification Of Multiple Oscillation States Of Carbon Nanotube Tipped Cantilevers Interacting With Surfaces In Dynamic Atomic Force Microscopy, Mark Strus, Arvind Raman

Birck and NCN Publications

Carbon nanotubes (CNTs) have gained increased interest in dynamic atomic force microscopy (dAFM) as sharp, flexible, conducting, nonreactive tips for high-resolution imaging, oxidation lithography, and electrostatic force microscopy. By means of theory and experiments we lay out a map of several distinct tapping mode AFM oscillation states for CNT tipped AFM cantilevers: namely, noncontact attractive regime oscillation, intermittent contact with CNT slipping or pinning, or permanent contact with the CNT in point or line contact with the surface while the cantilever oscillates with large amplitude. Each state represents fundamentally different origins of CNT-surface interactions, CNT tip-substrate dissipation, and phase contrast …

Convergence, Adaptive Refinement, And Scaling In 1d Peridynamics, Florin Bobaru Ph.D., Mijia Yabg Ph.D., Leonardo F. Alves M.S., Stewart A. Silling Ph.D., Ebrahim Askari Ph.D., Jifeng Xu Ph.D.

Department of Engineering Mechanics: Faculty Publications

We introduce here adaptive refinement algorithms for the non-local method peridynamics, which was proposed (in J. Mech. Phys. Solids 2000; 48:175–209) as a reformulation of classical elasticity for discontinuities and long-range forces. We use scaling of the micromodulus and horizon and discuss the particular features of adaptivity in peridynamics for which multiscale modeling and grid refinement are closely connected. We discuss three types of numerical convergence for peridynamics and obtain uniform convergence to the classical solutions of static and dynamic elasticity problems in 1D in the limit of the horizon going to zero. Continuous micromoduli lead to optimal rates of …

Influence Of Van Der Waals Forces On Increasing The Strength And Toughness In Dynamic Fracture Of Nanofibre Networks: A Peridynamic Approach, Florin Bobaru Ph.D.

Department of Engineering Mechanics: Faculty Publications

The peridynamic method is used here to analyse the effect of van der Waals forces on the mechanical behaviour and strength and toughness properties of three-dimensional nanofibre networks under imposed stretch deformation. The peridynamic formulation allows for a natural inclusion of long-range forces (such as van der Waals forces) by considering all interactions as ‘long-range’. We use van der Waals interactions only between different fibres and do not need to model individual atoms. Fracture is introduced at the microstructural (peridynamic bond) level for the microelastic type bonds, while van der Waals bonds can reform at any time. We conduct statistical …

Socio-Economic Impacts Of Computer Viruses In Tanzania, M Victor

Tanzania Journal of Engineering and Technology (TJET)

This paper reports on a research project conducted with an objective of identifying and assessing various approaches used by different computer users (Management, System Administrators and end users) in Tanzania to combat computer viruses (CVs), and to assess users' awareness level on CVs. Specifically, the study aimed at assessing the awareness level on CVs to the Tanzanian business community; analyze the socio -economic impact caused by CVs in Tanzania and; assess existing methods, capacity and limitations on controlling CVs in Tanzania. Data was collected using both questionnaires and interview from financial institutions such as NBC and BOT, and telecommunications sector …

Review Of The Product Development Process And Information Flow In The Manufacturing Industry: Problems And A Possible Wav Forward, E Opiyo

Tanzania Journal of Engineering and Technology (TJET)

No abstract provided.

A Comparison Of Quasi-Static Indentation Testing To Low Velocity Impact Testing, Michael J. Douglas

Mechanical & Aerospace Engineering Theses & Dissertations

A static test method for modeling low-velocity foreign object impact events to composites would prove to be very beneficial to researchers since much more data can be obtained from a static test than from an impact test. In order to examine if this is feasible, a series of static indentation and low velocity impact tests were carried out and compared. Square specimens of many sizes and thicknesses were utilized to cover the array of types of low velocity impact events. Laminates with a rt/4 stacking sequence were employed since this is by far the most common type of engineering laminate. …

Matrix Structural Analysis, 2nd Edition, William Mcguire, Richard H. Gallagher, Ronald D. Ziemian

Faculty Books

The aims of the first edition of Matrix Structural Analysis were to place proper emphasis on the methods of matrix structural analysis used in practice and to lay the groundwork for more advanced subject matter. This extensively revised Second Edition accounts for changes in practice that have taken place in the intervening twenty years. It incorporates advances in the science and art of analysis that are suitable for application now, and will be of increasing importance in the years ahead. It is written to meet the needs of both the present and the coming generation of structural engineers.

KEY FEATURES …

Application Of Vibrational Techniques In Determination Of Dynamic Properties Of Agricultural Products-State Of The Arton Of Vibrational Techniques In Determination Of Dynamic Properties Of Agricultural Products-State Of The Art, Silas Kajuna

Tanzania Journal of Engineering and Technology (TJET)

Vibration is one of the techniques employed in the determination of dynamic properties of fruits and vegetables. It entails generation of a mechanical or acoustic vibrational signal which is propagated through the flesh of the agricultural material. A transducer is either attached or held close to the specimen to monitor the propagation of the signal through the specimen. The manner in which the signal is transmitted through the material is analyzed, and the dynamic properties of the specimen which relate to its firmness or its internal being are derived. The technique has been around for the past 30 years or …

Triangulation Rangefinder And Sight Positioning System, Jeffrey Hargrove, William G. Wickham, John E. Briggs

Mechanical Engineering Patents

A rangefinder includes an angle sensitive transducer and a programmed data processor to calculate the distance to a target. In one embodiment, the rangefinder also includes a point-to-point measuring device. Another embodiment provides a linear actuator to selectively move a sight indicator vertically. A yet additional embodiment includes a liquid crystal display which displays information to the user.