Engineering Mechanics Commons^™

Me-Em Enewsbrief, March 2021, Department Of Mechanical Engineering-Engineering Mechanics, Michigan Technological University

Department of Mechanical and Aerospace Engineering eNewsBrief

No abstract provided.

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 …

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 …

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

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 …

The Development Of A Wearable Device For Relieving The Lower Leg Muscles Fatigue, Warawarin Nitirojntanad

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Standing is considered one of the most practical working postures since our limbs have the greatest range of motion. Standing yields plenty of benefits, however, prolonged standing could lead not only to discomfort but also to musculoskeletal disorders (MSDs). This study aims to design and develop a device that could help relieve muscle fatigue in the lower leg as the effects of prolonged standing as well as to evaluate the proposed device. The basics of fatigue, the consequences of prolonged standing and walking, and a review of the existing interventions to cope with muscle fatigue are used in designing the …

Fluid-Wall Interactions In Pseudopotential Lattice Boltzmann Models, Cheng Peng, Luis F. Ayala, Orlando M. Ayala

Engineering Technology Faculty Publications

Designing proper fluid-wall interaction forces to achieve proper wetting conditions is an important area of interest in pseudopotential lattice Boltzmann models. In this paper, we propose a modified fluid-wall interaction force that applies for pseudopotential models of both single-component fluids and partially miscible multicomponent fluids, such as hydrocarbon mixtures. A reliable correlation that predicts the resulting liquid contact angle on a flat solid surface is also proposed. This correlation works well over a wide variety of pseudopotential lattice Boltzmann models and thermodynamic conditions.

Entertainment 721, Mark Hendricks, Noah John, Jadon Vanyo, Chelsea Payne

Williams Honors College, Honors Research Projects

The goal of this project was to design a luxury, aesthetically pleasing entertainment system with a TV lift mechanism that could be remote controlled. The design would also include a cooling cabinet for gaming systems, a remote locking system, and additional storage. Using a morphological chart and weighted decision matrix for each subsystem key features were determined to be included in the design. Several performance benchmarks were determined to accomplish the team’s design. Almost every benchmark was successful in the build of the first prototype. Several heat calculations and FEA analyses were performed on the system to ensure the success …

Elastic Bending Behaviour Of Sandwich Composite Structures With Abs Cores By Using Additive Manufacturing, Dechawat Wannarong

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Maintaining the lightweight performance of sandwich structures while achieving good bending strength and stiffness is difficult. Core materials for these programmable sandwich constructions are 3D printed with hexagonal honeycomb, re-entrant honeycomb, and circular honeycomb topologies with varying core densities. The bending stiffness and strength of these sandwich structures are determined by a three points bending test including an Acrylonitrile Butadiene Styrene core and a unidirectional carbon fibre reinforced polymer face sheet. The sandwich composite with the greater relative core density displays greater bending strength and stiffness than the composite with the lower relative core density. The sandwich composites beam with …

Effectiveness Of The New Ambulance Air Exhaust System In Reducing Aerosol Particle Concentration, Vasutorn Petrangsan

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The objective of this work is to assess the effectiveness in reducing airborne particles of the Camfil® CC410-concealed air exhaust system, that is installed in the ER-1 ambulance (a King Chulalongkorn Memorial Hospital ambulance). This is done by diffusing aerosols into the cabin at the patient’s face position for an injection period (IP) of 1 minute and measuring the aerosol concentration inside the cabin over time. The experiment is conducted for 2 ventilation conditions, when the exhaust system is off (Minimal Ventilation: MV) and at maximum speed (High Ventilation: HV). Density of the aerosol is interpreted in terms of its …

การพัฒนาอุปกรณ์ถ่ายภาพอัตโนมัติและระเบียบวิธีการนับจุดสำหรับการวิเคราะห์ภูมิคุ้มกัน, ชยธร กู้เกียรติกูล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การวินิจฉัยเป็นกระบวนการที่สำคัญสำหรับแพทย์ในการวิเคราะห์และแนะนำทางเลือกในการรักษาสำหรับผู้ป่วย ELISpot เป็นหนึ่งในกระบวนการวินิจฉัยสำหรับผู้ป่วยที่เป็นที่นิยม ซึ่งขั้นตอนการปฎิบัติจะเกิดความเบื่อหน่ายเเละเมื่อยล้า ดังนั้นการพัฒนาเครื่องมือวินิจฉัยจึงเป็นสิ่งสำคัญในการลดภาระงานของแพทย์ ในการพัฒนานี่ระบบแพลตฟอร์มถ่ายรูปจาก 96 Well plate และวิเคราะห์ผล ELISpot อัตโนมัติถูกพัฒนาขึ้น ประกอบด้วย IAI TABLE TOP, กล้อง USB Microscope และ แผ่นกำเนิดเเสง สำหรับโปรเเกรมใช้งานเเพลตฟอร์มถูกพัฒนาขึ้นจาก C# window form application และ ทำการพัฒนาการวิเคราะห์ด้วยรูปภาพจากโปรเเกรม Halcon จาก MVTec โดยการพัฒนาเน้นให้หน้าต่างซอฟต์แวร์ที่เรียบง่ายและออกแบบมาเพื่อมอบประสบการณ์ที่เป็นมิตรกับผู้ใช้ ซึ่งผู้ใช้งานจะสามารถใช้งานได้ทั้งในส่วนที่เป็นการถ่ายรูปเเละวิเคราะห์ภาพ โดนกระบวนการที่ถูกนำมาใช้คือ Dynamic thresholding algorithm เปรียบเทียบกับเครื่องที่เป็นที่ยอมรับ CTL immunospot analyzer โดยผลการทดสอบพบว่ามีความถูกต้องอยู่มากกว่า 80 %จากเกณฑ์ที่ถูกกำหนดขึ้น

การตรวจจับและระบุรูปแบบความผิดปกติของเครื่องอัดอากาศแบบหมุนเหวี่ยงโดยใช้วิธีการเรียนรู้แบบหมู่, ธิติพัทธ์ สนธิโพธิ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในวิทยานิพนธ์นี้ได้เสนอระบบควบคุมสุขภาพเครื่องจักรที่สามารถตรวจจับการทำงานที่ผิดปกติของเครื่องอัดอากาศแบบหมุนเหวี่ยงที่ติดตั้งในอุตสาหกรรมจริง ซึ่งเป็นเครื่องจักรที่มีความสำคัญต่อระบบโดยเมื่อมีการใช้งานเป็นระยะเวลานานทำให้ประสิทธิภาพลดลงและพบความผิดปกติที่เพิ่มขึ้น เครื่องจักรดังกล่าวจึงถูกติดตั้งเซนเซอร์เพื่อติดตามพฤติกรรมและบันทึกข้อมูล ซึ่งข้อมูลที่ได้รับมาจะยังไม่พบความเสียหายที่เกิดขึ้นอย่างชัดเจน วิธีการที่นำเสนอจะใช้การจำลองความผิดปกติให้กับข้อมูลที่ได้รับ จากนั้นจึงวิเคราะห์ประสิทธิภาพของเครื่องอัดอากาศและเปรียบเทียบกับการเรียนรู้ของเครื่องและเพอร์เซ็ปตรอนหลายชั้น ในการศึกษานี้พบว่าข้อมูลที่จะสะสมนั้นเป็นข้อมูลจริงที่มีความท้าทาย ซึ่งเทคนิคที่เสนอมามีประสิทธิภาพเพียงพอที่ใช้ในการตรวจจับความผิดปกติของเครื่องอัดอากาศแบบหมุนเหวี่ยงที่ติดตั้งในโรงงานจริง

ระบบช่วยการทำการเกษตรอัตโนมัติด้วยเทคโนโลยี Lorawan, พิทย ศุภนิรัติศัย

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบและสร้างระบบช่วยการทำการเกษตรอัตโนมัติด้วยเทคโนโลยี LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) ที่สามารถควบคุมตัวแปรที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโตของพืชได้ตามเงื่อนไขที่ต้องการ โดยหลักการทำงานของระบบช่วยการทำการเกษตรนี้ อุปกรณ์ตรวจวัดที่ติดเซนเซอร์ (Sensor End Device) จะทำงานวัดค่าตัวแปรและส่งข้อมูลต่อไปยังตัวรับสัญญาณศูนย์กลาง (Gateway) ที่เปรียบเสมือนเป็นตัวกลางการสื่อสารกับระบบเน็ตเวิร์ก (Network Server) เพื่อให้ข้อมูลต่าง ๆ ถูกประมวลผลและแสดงผลในรายงานภาพรวมผ่านระบบคลาวด์ได้ถูกต้องตามสถานการณ์จริง จากนั้นคำสั่งในการเปิดปิดควบคุมตัวกระตุ้นจะถูกส่งกลับมายังอุปกรณ์ควบคุมตัวกระตุ้น (Actuator End Device) เพื่อทำงานปรับค่าตัวแปรให้อยู่ในช่วงค่าตามที่ตั้งไว้ ในเรื่องของระยะการส่งสัญญาณ LoRa พบว่าระยะที่ไกลที่สุดที่อุปกรณ์ยังสามารถส่งสัญญาณไปถึงจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 300 - 1700 เมตร โดยขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ทั้งอุปกรณ์ เสาส่งสัญญาณ ตำแหน่งที่ตั้ง การตั้งค่าการส่งสัญญาณ ไปจนถึงสัญญาณรบกวนในบริเวณนั้น ๆ เมื่อลองเปรียบเทียบการทำงานระหว่าง Wi-Fi และ LoRa จะพบว่า นอกจาก LoRa จะมีระยะทางการทำงานที่ไกลกว่าแล้ว ในสถานะที่ระบบมีการทำงานส่งสัญญาณ พลังงานที่ LoRa ใช้ในการส่งสัญญาณจะมีค่าน้อยกว่าการส่งสัญญาณด้วย Wi-Fi ถึง 2.4 เท่า ส่วนการใช้พลังงานในสถานะที่ระบบรอรอบการทำงานครั้งต่อไป ถ้าหากใช้บอร์ดที่ออกแบบมาเพื่อการประหยัดพลังงานโดยเฉพาะแล้วการสั่งให้บอร์ดอยู่ในโหมด Deep Sleep จะช่วยให้บอร์ดประหยัดพลังงานได้ถึง 3,330 เท่า เมื่อเทียบกับการที่บอร์ดอยู่ในสถานะการทำงานในโหมด Active ตลอดเวลา

การตรวจจับความแปลกใหม่เพื่อการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ของคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบด้วยตัวเข้ารหัสอัตโนมัติประเภทหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาว, สุนิธิ อัศวเลิศพลากร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ความท้าทายหลักในการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์คือปัญหาการขาดแคลนข้อมูลความผิดปกติของเครื่องจักรสำหรับใช้ในการฝึกสอนแบบจำลอง และความซับซ้อนของระบบโรงงานซึ่งมีสภาพการทำงานของเครื่องจักรที่ไม่แน่นอน ทำให้เกณฑ์ตรวจจับความผิดปกติที่ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าอาจเปลี่ยนแปลงได้ การตรวจจับความแปลกใหม่ (novelty detection) แก้ปัญหาดังกล่าวโดยการตรวจจับความผิดปกติผ่านการเรียนรู้เฉพาะข้อมูลปกติเท่านั้น วิทยานิพนธ์นี้ใช้วิธีการตรวจจับความแปลกใหม่เพื่อตรวจจับสัญญาณเริ่มต้นของความเสียหายในคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบโดยใช้ตัวเข้ารหัสอัตโนมัติประเภทหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาว ตัวเข้ารหัสอัตโนมัติประเภทหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาวเป็นขั้นตอนวิธีการเรียนรู้เชิงลึกที่รวมตัวเข้ารหัสอัตโนมัติและเครือข่ายหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาวเข้าด้วยกัน เพื่อสร้างข้อมูลปกติขึ้นมาใหม่เพื่อเรียนรู้ความสัมพันธ์ของข้อมูลที่ไม่เป็นเชิงเส้นและความสัมพันธ์เชิงเวลา คุณลักษณะทางกายภาพเพิ่มเติมของเครื่องจักรถูกคำนวณจากสมการอุณหพลศาสตร์เพื่อช่วยในการระบุความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรแต่ละตัว ชั้นดรอปเอาท์ (dropout layer) ถูกใช้เพื่อสร้างแบบจำลองร่วมตัดสินใจของโครงข่ายประสาทเทียม แบบจำลองนี้ได้รับการฝึกสอนด้วยข้อมูลเซ็นเซอร์อนุกรมเวลาแบบหลายตัวแปรที่ถูกรวบรวมมาจากช่วงเวลาที่เครื่องจักรทำงานเป็นปกติโดยบริษัท ระยองวิศวกรรมและซ่อมบำรุง จำกัด แผนงานวิจัยได้รับการทดสอบกับรูปแบบความเสียหายที่ถูกจำลองขึ้นของคอมเพรสเซอร์ ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าตัวเข้ารหัสอัตโนมัติประเภทหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาวสามารถแยกความแตกต่างระหว่างรูปแบบความปกติและรูปแบบความเสียหายของคอมเพรสเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยความเที่ยงตรงสูงสุด 90% และความถูกต้อง 100% สุดท้ายจึงสร้างสัญญาณเตือนเพื่อจำแนกความเสียหายที่ตรวจจับได้ออกเป็น 3 ระดับตามความรุนแรง

การพัฒนาระบบเปลี่ยนผ่านระหว่างยานยนต์ขับขี่อัตโนมัติและระบบควบคุมระยะไกลผ่านเครือข่าย 5g, กฤษฎิ์ ต.ศิริวัฒนา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัจจุบันยานยนต์อัตโนมัติกำลังได้รับความนิยม มีการแข่งขันสูงจากผู้ผลิตทั้งภาครัฐและเอกชนในการพัฒนาขีดความสามารถหรือระดับขั้นของความเป็นอัตโนมัติที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยระดับสูงสุด (ระดับ 5) เป็นระดับที่ไม่ต้องการการควบคุมใด ๆ จากผู้ขับขี่เลย ส่วนระดับที่ต่ำลงมายังคงต้องถูกควบคุมโดยผู้ขับขี่บางสถานการณ์ที่ระบบเกิดความผิดปกติ หรือพ้นช่วงสภาพแวดล้อมที่ระบบจำกัด งานวิจัยนี้พัฒนาต้นแบบยานยนต์อัตโนมัติที่สามารถควบคุมจากระยะไกลได้ ส่วนของยานยนต์ต้นแบบ ชุดควบคุมในระดับต่ำและระดับสูง โมดูลสั่งงานจากระยะไกล และสถานีควบคุม ถูกออกแบบและพัฒนาภายใต้วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้ด้วย รวมถึงระบบเปลี่ยนผ่านการควบคุมซึ่งถูกออกแบบเพื่อให้ยานยนต์ต้นแบบนี้สามารถสลับระบบควบคุมได้ทุกช่วง หากเกิดความผิดปกติขึ้นระหว่างการใช้งาน เช่น มีความหน่วงเวลาสูงเกิดขึ้น หรือมีวัตถุกีดขวางเส้นทางบริเวณด้านหน้า ระบบเฝ้าระวังความผิดปกติจะตัดการทำงานเข้าสู่โหมดฉุกเฉินทันทีที่ระบบตรวจพบสถานการณ์ดังกล่าว พร้อมกับแจ้งเตือนสถานการณ์ที่เกิดขึ้นไปยังผู้ควบคุม ณ สถานี ให้ทำการสลับระบบควบคุมไปยังระบบอื่นเพื่อแก้ไขสถานการณ์ ผลการทดสอบการใช้งานระบบอัตโนมัติและระบบควบคุมระยะไกลทั้ง 4 ช่วง รอบจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย พบว่าระบบสามารถใช้งานได้ดี ส่วนเบี่ยงเบนเชิงเส้นเฉลี่ยระหว่างเส้นทางอ้างอิงและเส้นทางที่ถูกบันทึกขณะทดสอบระบบควบคุมไกลทั้งสองช่วงมีค่า 0.25 และ 0.19 เมตร ค่าสูงสุดอยู่ที่ 0.41 และ 0.58 เมตร ส่วนเบี่ยงเบนเชิงเส้นเฉลี่ยขณะใช้งานระบบอัตโนมัติทั้งสองช่วงมีค่า 0.25 และ 0.33 เมตร ค่าสูงสุดอยู่ที่ 0.55 และ 0.83 เมตร ค่าความหน่วงเวลาเฉลี่ยและสูงสุดขณะทดสอบอยู่ที่ 109.7 และ 316.6 มิลลิวินาที ตามลำดับ ผู้ควบคุมไม่รู้สึกถึงความยากในการควบคุมหรือการเปลี่ยนโหมดระบบควบคุม จากการสังเกตภาพวิดีโอบนหน้าจอมอนิเตอร์ขณะมีความหน่วงเวลาสูงสุดดังกล่าวพบว่ามีอาการกระตุกบ้างเล็กน้อย ระบบเฝ้าระวังความผิดปกติสามารถตรวจพบปัญหาขณะใช้งานทั้ง 4 จุด ที่ทำการออกแบบไว้ และสามารถหยุดรถเพื่อเข้าสู่โหมดฉุกเฉินได้ การศึกษาระยะเบรกฉับพลันจากการที่ผู้ขับขี่ทำการเบรกปกติบนรถทดสอบ และผลกระทบของความหน่วงเวลาต่อระยะเบรกหากผู้ควบคุมกดปุ่มหยุดรถฉุกเฉินจากระยะไกลขณะมีอัตราเร็ว 3 เมตรต่อวินาที (อัตราเร็วสูงสุดที่ใช้ในการทดสอบ) พบว่าการมีความหน่วงเวลาเฉลี่ยและสูงสุดดังกล่าวเกิดขึ้น ส่งผลให้ระยะเบรกเพิ่มขึ้นจากระยะเบรกปกติของรถ 1.42 เมตร เพิ่มขึ้นเป็น 1.75 และ 2.37 เมตรตามลำดับ หากมีอุปสรรคกีดขวางหน้ารถอย่างกะทันหันภายในระยะดังกล่าว รถทดสอบจะไม่สามารถเบรกได้ทัน ผู้ควบคุมมีความจำเป็นต้องเข้าควบคุมระบบบังคับเลี้ยวจากระยะไกลเพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางที่เกิดขึ้นด้วย กรณีมีความหน่วงเวลาเกิดขึ้นมากกว่า 500 มิลลิวินาทีขึ้นไป ณ อัตราเร็วสูงสุดขณะทดสอบ รถทดสอบอาจชนกับอุปสรรคที่กีดขวางกะทันหันในช่วงระยะเบรกปกติของรถก่อนที่ผู้ควบคุมจะเห็นภาพอุปสรรคดังกล่าวจากภาพหน้าจอมอนิเตอร์

การศึกษาตัวจำแนกประเภทการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อทำนายโรคหลอดเลือดสมอง, ฐิติพร อ้ายดี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

โรคหลอดเลือดสมองเป็นโรคที่มีอัตราการเสียชีวิตสูงและยังเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการพิการ การทำวิทยานิพนธ์นี้มีจุดประสงค์ศึกษาตัวจำแนกประเภทในการเรียนรู้ของเครื่องที่มีประสิทธิภาพกับการทำนายโรคหลอดเลือดสมอง โดยใช้ตัวจำแนกประเภทกับข้อมูลที่ได้จากบันทึกของศูนย์โรคหลอดเลือดสมองแบบครบวงจรโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ พิจารณากับปัจจัยเฉพาะและทำการทดลองเพื่อความแม่นยำในการทำนายผล การศึกษาตัวจำแนกประเภทมีทั้ง K-Nearest Neighbors, Support Vector Machine, Random Forest และ Adaboost ปรับจูนพารามิเตอร์ที่เหมาะสมกับข้อมูลทางการแพทย์ที่มีอยู่ ตัวจำแนกประเภทแบบ Random Forest ให้ผลลัพธ์ค่าเฉลี่ยความแม่นยำ 78% ในข้อมูลโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ รวมถึงวิเคราะห์ปัจจัยเสี่ยงที่ทำให้เกิดโรคหลอดเลือดสมองด้วยวิธีการเรียนรู้ของเครื่องจากข้อมูลชุดที่ทำการศึกษา โดยใช้ TreeExplainer ประมาณค่าของ shapley value เพื่อแสดงผลความสำคัญของปัจจัยเฉพาะ ทั้งนี้เพื่อต่อยอดแนวทางในการปรับใช้ข้อมูลที่จะเก็บเพิ่มขึ้นได้ในอนาคต

หุ่นยนต์สวมใส่แบบโครงร่างเพื่อฟื้นฟูการเดิน, ณัฐภัทร คิ้ววงศ์งาม

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

หุ่นยนต์กายภาพบำบัดแบบสวมใส่ที่ข้อเข่าเพื่อฟื้นฟูการเดินได้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการรักษาผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองและโรคใกล้เคียง เพื่อลดภาระการทำงานของบุคคลากรและค่าใช้จ่ายที่ผู้ป่วยต้องแบกรับ รวมถึงยังเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการรักษา แต่ด้วยหุ่นยนต์ดังกล่าวในปัจจุบัน มีขนาดใหญ่ ยากต่อการพกพาและดูแล อีกทั้งยังมีราคาสูง ดังนั้น งานวิจัยนี้จึงมีจุดประสงค์เพื่อที่จะศึกษา ออกแบบ และจัดสร้าง หุ่นยนต์กายภาพบำบัดแบบสวมใส่ที่ข้อเข่า เพื่อฟื้นฟูการเดิน อันประกอบไปด้วย กลไกการส่งกำลังแบบหนึ่งข้อต่อและระบบควบคุมหุ่นยนต์อัตโนมัติ โดยมุ่งเน้นให้หุ่นยนต์มีน้ำหนักเบา สามารถพกพาได้ง่าย และมีราคาถูก โดยในขั้นตอนการออกแบบ ได้จัดทำการวิเคราะห์รูปแบบการส่งกำลัง และศึกษาสมการจลศาสตร์ของกลไก จากนั้นทำการจัดสร้างระบบกลไกส่งกำลังพัฒนาระบบควบคุม งานวิจัยนี้ได้ศึกษาและพัฒนาระบบควบคุมแบบ Impedance control ในสองรูปแบบคือ ระบบแบบออกแรงช่วยและระบบแบบออกแรงต้าน ซึ่งจะทำให้หุ่นยนต์สามารถช่วยเหลือผู้ป่วยในการฝึกฝนการเคลื่อนที่ที่มีความหลากหลาย งานวิจัยนี้ได้ทำเสนอการทดลองทั้งหมด 4 การทดลอง อันประกอบด้วย การทดลองที่ 1 การทดลองหาสภาพการขับย้อนกลับและแรงเสียดทานในระบบส่งกำลัง โดยพบว่าหุ่นยนต์ต้องการแรงขับกลับเพียง 0.457 นิวตันเมตร ซึ่งแสดงถึงความสามารถในการขับกลับที่สูงและแรงเสียดทานในระบบที่ต่ำ การทดลองที่ 2 ศึกษาประสิทธิภาพของระบบควบคุมแบบช่วยเหลือการเคลื่อนที่ในท่านั่ง การทดลองที่ 3 ศึกษาประสิทธิภาพของระบบต้านการเคลื่อนที่ในท่านั่ง โดยในการทดลองที่ 2 และ 3 หุ่นยนต์สามารถปรับแรงช่วยและแรงต้านสูงสุดให้เหมาะสมกับแต่ละผู้ใช้งานได้ในช่วงไม่เกิน 8 นิวตันเมตร และการทดลองสุดท้าย ศึกษาประสิทธิภาพในการช่วยเหลือการเดิน โดยพบว่าหุ่นยนต์สามารถช่วยส่งกำลังได้เพียงพอที่จะพาผู้ใช้งานให้เดินไปตามเส้นทางที่บันทึกไว้ได้ และในทุกการทดลองไม่พบผลกระทบอื่นใดในการใช้งานหุ่นยนต์

การพัฒนาและการศึกษาอิงพารามิเตอร์ของแบบจำลองทางเธอร์โมไดนามิกส์และการถ่ายเทความร้อนสำหรับโรงไฟฟ้าระบบโคเจนเนเรชั่นขนาดเล็ก, ณัฐณิชา มูสิกะสังข์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

โคเจนเนเรชั่นเป็นเทคโนโลยีประสิทธิภาพสูงและประกอบด้วยกังหันก๊าซ กังหันไอน้ำ และเครื่องผลิตไอน้ำจากไอเสีย ในการศึกษาวิทยานิพนธ์ฉบับนี้เป็นการพัฒนาและศึกษาแบบจำลองโรงไฟฟ้าระบบโคเจนเนชั่นขนาดเล็กภายในประเทศไทยและใช้ระเบียบวิธีคำนวณเชิงตัวเลขด้วยโปรแกรมแมทแลป นอกจากนี้พารามิเตอร์ที่ส่งผลต่อการใช้พลังงานและประสิทธิภาพได้แก่ ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของคอมเพรสเซอร์ ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของกังหันก๊าซ อัตราส่วนความดัน อุณหภูมิอากาศทางเข้าคอมเพรสเซอร์ อัตราความร้อนเชื้อเพลิง ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของกังหันไอน้ำ และการปรับความดันวาล์วทางออกกังหันไอน้ำความดันสูง ผลลัพธ์จากการจำลองพบว่าในกรณีฐานประสิทธิภาพโคเจนเนเรชั่นมีค่าร้อยละ 56.96 ความสามารถในการใช้พลังงานปฐมภูมิในกระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนมีค่าร้อยละ 16.72 และอัตราส่วนของค่าความร้อน 7001 กิโลจูลต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ในส่วนของการปรับพารามิเตอร์จะพบว่าการเพิ่มขึ้นประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของคอมเพรสเซอร์ ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของกังหันก๊าซ อัตราส่วนความดัน อุณหภูมิอากาศทางเข้าคอมเพรสเซอร์ อัตราความร้อนเชื้อเพลิง และประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของกังหันไอน้ำ ส่งผลให้ประสิทธิภาพระบบโคเจนเนเรชั่นและความสามารถในการใช้พลังงานปฐมภูมิในกระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนเพิ่มขึ้น แต่อัตราส่วนของค่าความร้อนลดลง ในทางกลับกันการเพิ่มความดันวาล์วทางออกกังหันไอน้ำความดันสูงส่งผลให้ประสิทธิภาพระบบโคเจนเนเรชั่นมีค่าเกือบคงที่ ความสามารถในการใช้พลังงานปฐมภูมิในกระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนลดลง และอัตราส่วนของค่าความร้อนเพิ่มขึ้น

การประเมินศักยภาพระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในอ่างเก็บน้ำที่ผลิตไฟฟ้าพลังน้ำของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.), พร้อมศักดิ์ ทรัพย์ธนากร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

แนวทางการแก้ไขปัญหาวิกฤตพลังงานในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การส่งเสริมพลังงานทางเลือก รวมถึงพลังงานแสงอาทิตย์ ตามแผนพัฒนากำลังผลิตไฟฟ้าของประเทศไทย พ.ศ. 2561-2580 ฉบับปรับปรุงครั้งที่ 1 ระบุนโยบายส่งเสริมผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียน โดยกำหนดให้มีการใช้เซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในเขื่อนผลิตกระแสไฟฟ้าของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.)ทั้งหมด 2,725 เมกะวัตต์ วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือการศึกษาศักยภาพของระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในอ่างเก็บน้ำที่ผลิตไฟฟ้าของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) โดยแบ่งการศึกษาเป็น 2 ส่วน ส่วนที่ 1 เป็นการศึกษาและเปรียบเทียบศักยภาพในจากการใช้ระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำเต็มพื้นที่อ่างเก็บน้ำที่ผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแต่ละแห่งในประเทศไทย อันได้แก่ เขื่อนสิรินธร เขื่อนภูมิพล เขื่อนสิริกิติ์ เขื่อนศรีนครินทร์ เขื่อนท่าทุ่งนา เขื่อนวชิราลงกรณ์ เขื่อนอุบลรัตน์ เขื่อนน้ำพุง เขื่อนห้วยกุ่ม เขื่อนจุฬาภรณ์ เขื่อนรัชชประภา และเขื่อนบางลาง โดยมีเงื่อนไขการพิจารณาคือเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำที่ติดตั้งเต็มพื้นที่ต้องไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำที่มีอยู่เดิม และพิจารณาศักยภาพ 4 หัวข้อ ได้แก่ ปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้ต่อปี ซึ่งคำนวณด้วยวิธีของ Perez 1990 ปริมาณการลดการระเหยของน้ำ ซึ่งคำนวณด้วยวิธีของ Shuttleworth 1993 ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ และปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ลดลงจากการผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำแทนการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ผลการศึกษาพบว่า เมื่อติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในเขื่อนศรีนครินทร์จะผลิตไฟฟ้าและลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้สูงที่สุด เมื่อติดตั้งในเขื่อนอุบลราชธานีจะลดการระเหยน้ำได้มากที่สุด และเมื่อติดตั้งในเขื่อนสิริกิติ์จะถึงจุดคุ้มทุนเร็วที่สุด ส่วนที่ 2 ที่ทำการศึกษา เป็นการศึกษาศักยภาพในการใช้ระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำร่วมกับการผลิตไฟฟ้าจากพลังน้ำของเขื่อนเพื่อผลิตไฟฟ้าคงที่ตลอดเวลา โดยการศึกษาในส่วนนี้ ใช้ข้อมูลจริงของเขื่อนศรีนครินทร์ใน พ.ศ. 2560-2564 เป็นตัวอย่างในการทำแบบจำลองเพื่อแสดงศักยภาพในการใช้ระบบผลิตไฟฟ้าผสมเพื่อให้ได้กำลังไฟฟ้ารวมคงที่สูงสุดที่เป็นไปได้ของแต่ละขนาดการติดตั้งของเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในเขื่อนศรีนครินทร์ ผลลัพธ์ของการจำลองแสดงให้เห็นว่าระบบผสมสามารถผลิตกำลังไฟฟ้ารวมคงที่ได้ระหว่าง 137.14 ถึง 246.76 เมกะวัตต์ และมีรูปแบบการเดินเครื่องได้ 3 รูปแบบ คือ รูปแบบการเดินเครื่องผลิตไฟฟ้าพลังน้ำเพียงอย่างเดียวคงที่ตลอดเวลา สำหรับกรณีที่ไม่มีการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำ รูปแบบการเดินเครื่องผลิตไฟฟ้าผสมแบบไม่มีการสูบน้ำกลับ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำไม่เกิน 0.3391% ของพื้นที่ที่ติดตั้งได้ หรือ 170.4 เมกะวัตต์ และรูปแบบการเดินเครื่องผลิตไฟฟ้าผสมแบบมีการสูบน้ำกลับ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำระหว่าง 0.3391% ถึง 1.20% ของพื้นที่ที่ติดตั้งได้ หรือระหว่าง 170.4 ถึง 603.03 เมกะวัตต์ หากมีการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำเกินกว่านี้จะไม่สามารถผลิตไฟฟ้ารวมแบบคงที่ได้ เนื่องจากข้อจำกัดของกำลังการสูบน้ำกลับของเครื่องผลิตไฟฟ้าที่ติดตั้งที่เขื่อนศรีนครินทร์ ข้อดีของรูปแบบการเดินเครื่องที่มีการสูบน้ำกลับร่วมด้วย คือสามารถมีช่วงกำลังการผลิตไฟฟ้าที่กว้าง แต่เนื่องจากการสูบน้ำกลับมีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าน้อยกว่าการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ จะทำให้มีการสูญเสียพลังงานจากการสูบน้ำกลับไปบางส่วน แต่การลดลงนี้มีผลน้อยมากเมื่อนำมาประเมินความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์

An Improved Foam Modeling Technique And Its Application To Petroleum Drilling And Production Practice, Yanfang Wang

LSU Doctoral Dissertations

Foam is one of the most common used multiphase fluid in Underbalanced Drilling (UBD) and Managed Pressure Drilling (MPD). Because of its low density, high capacity of lifting and carrying cuttings, low cost and compatibility with formations, foam has become more superior than the conventional drilling mud when depleted reservoir pressure, severe lost circulation, or unstable borehole are encountered. In general, the success of foam applications rely on the understanding of the fundamentals of foam rheology in downhole conditions.

Foam rheology has been studied for decades. Conventional foam rheological models such as Power Law, Bingham Plastic, Herschel-Bulkley to explain foam …

Me-Em Enewsbrief, October-December 2020, Department Of Mechanical Engineering-Engineering Mechanics, Michigan Technological University

Department of Mechanical and Aerospace Engineering eNewsBrief

No abstract provided.

Nonlinear Controller For Nonlinear Wave Energy Converters, David G. Wilson, Giorgio Bacelli, Rush D. Robinett Iii, Ossama Abdelkhalik

Michigan Tech Patents

The present invention is directed to a nonlinear controller for nonlinear wave energy converters (WECs). As an example of the invention, a nonlinear dynamic model is developed for a geometrically right-circular cylinder WEC design for the heave-only motion, or a single degree-of-freedom (DOF). The linear stiffness term is replaced by a nonlinear cubic hardening spring term to demonstrate the performance of a nonlinear WEC as compared to an optimized linear WEC. By exploiting the nonlinear physics in the nonlinear controller, equivalent power and energy capture, as well as simplified operational performance is observed for the nonlinear cubic hardening spring controller …

Advances In The Application Of Biomimetic Surface Engineering In The Oil And Gas Industry, Yanbao Guo, Zheng Zhang, Siwei Zhang

Friction

Friction is widespread in almost every field in the oil and gas industry, and it is accompanied by huge energy losses and potential safety hazards. To deal with a series of questions in this regard, biomimetic surfaces have been developed over the past decades to significantly reduce economic losses. Presently, biomimetic surface engineering on different scales has been successfully introduced into related fields of the oil and gas industry, such as drill bits and the inner surfaces of pipes. In this review, we focused on the most recent and promising efforts reported toward the application of a biomimetic surface in …

Rubber Plunger Surface Texturing For Friction Reduction In Medical Syringes, Haytam Kasem, Harel Shriki, Lihi Ganon, Michael Mizrahi, Kareem Abd-Rbo, Abraham J. Domb

Friction

Friction is a genuine issue in the use of many medical devices involving rubbery materials such as plungers in medical syringes. This paper presents a new direction for the reduction of friction in medical syringes based on surface texturing of the rubber plunger. The specimens were prepared by casting poly(vinylsiloxane) (PVS) rubber into a pre-fabricated negative template obtained by 3D printing. Friction tests were performed on a home-made test-rig. It was clearly shown that friction resistance can be considerably manipulated when using textured plungers.

Erosive Wear Properties Of Za-27 Alloy-Based Nanocomposites: Influence Of Type, Amount, And Size Of Nanoparticle Reinforcements, Aleksandar Vencl, Ilija Bobić, Biljana Bobić, Kristina Jakimovska, Petr Svoboda, Mara Kandeva

Friction

Metal matrix nanocomposites (MMnCs) comprise a metal matrix filled with nanosized reinforcements with physical and mechanical properties that are very different from those of the matrix. In ZA-27 alloy-based nanocomposites, the metal matrix provides ductility and toughness, while usually used ceramic reinforcements give high strength and hardness. Tested ZA-27 alloy-based nanocomposites, reinforced with different types (SiC and Al2O3), amounts (0.2 wt.%, 0.3 wt.%, and 0.5 wt.%) and sizes (25 nm, 50 nm, and 100 nm) of nanoparticles were produced through the compocasting process with mechanical alloying pre-processing (ball milling). It was previously shown that the presence of nanoparticles in ZA-27 …

Friction And Wear Behaviors Of Mos2-Multi-Walled-Carbon-Nanotube Hybrid Reinforced Polyurethane Composite Coating, Zhaozhu Zhang, Mingming Yang, Junya Yuan, Fang Guo, Xuehu Men

Friction

MoS2-multi-walled-carbon-nanotube (MWCNT) hybrids containing two-dimensional MoS2 and one-dimensional MWCNTs were synthesized through a one-step hydrothermal reaction. X-ray-diffraction and transmission-electron-microscopy results demonstrated that MoS2 nanosheets were successfully synthesized, and uniformly anchored on the MWCNTs' surfaces. Furthermore, the effects of the MoS2-MWCNT hybrids on the tribological performances of polyurethane composite coatings were investigated using a UMT-2MT tribo-tester. Friction and wear test results revealed that the friction coefficient and wear rate of a 3 wt% MoS2-MWCNT-1 filled polyurethane composite coating were reduced by 25.6% and 65.5%, respectively. The outstanding tribological performance of the MoS2-MWCNT-1 reinforced polyurethane composite coating was attributed to the excellent …

Sliding Friction Of Shale Rock On Dry Quartz Sand Particles, Huijie Zhang, Shuhai Liu, Huaping Xiao

Friction

The sliding friction of rock, involving all kinds of particles at the contact surface, is relevant to many problems, ranging from those in artificial engineering to earthquake dynamics. In this work, the frictional performance of the shale rock-dry quartz sand contact was investigated using a self-developed testing device. The study showed that the coefficient of friction of the contact increases with nominal stress and that the corresponding friction force increases approximately linearly with nominal stress, which is directly related to the contact stress between each single sand particle and rock shale. An overall dynamic coefficient, γ, reflecting the response of …