Engineering Mechanics Commons^™

Transport Logistics Of Transit Potential Of “Uzbekistan Temir Yullari” Jsc, U.N. Ibragimov, O.T. Aliyev, M.M. Tohirov

Journal of Tashkent Institute of Railway Engineers

Uzbekistan occupies an important geostrategic position in Central Asia, through the territory of which the Great Silk Road, where numerous trade routes converged, was in ancient times, and an intensive process of mutual enrichment of the cultures of the peoples of the world was under way. And today, there are crossroads of transport routes leading from the East to the West, from the South to the North. For us, the task of preserving a place in international transport with the purpose of developing the efficiency of transportation must be urgent.

Reinventing The Wheel, Esther K. Unti, Ahmed Z. Shorab, Patrick B. Kragen, Adam M. Menashe

Mechanical Engineering

Reinventing the Wheel selected tires and designed wheels for the 2018 Cal Poly, San Luis Obispo Formula SAE combustion vehicle. Available tire options were evaluated for steady-state and transient performance as well as vehicle integration. A single-piece composite wheel with hollow spokes was designed to meet stiffness, strength, and tolerance requirements. A detailed study of wheel loading and geometric structural efficiency was performed. Finite element analysis was used to iterate the geometry and laminate. A two-piece male mold was designed and machined to manufacture the wheel. Removable silicone inserts were used to create the hollow spokes.

Me-Em Enewsbrief, December 2018, Department Of Mechanical Engineering-Engineering Mechanics, Michigan Technological University

Department of Mechanical and Aerospace Engineering eNewsBrief

No abstract provided.

Comparative Study Of Power Semiconductor Devices In A Multilevel Cascaded H-Bridge Inverter, Kenneth Mordi

Graduate Theses and Dissertations

This thesis compares the performance of a nine-level transformerless cascaded H-bridge (CHB) inverter with integrated battery energy storage system (BESS) using SiC power MOSFETs and Si IGBTs. Two crucial performance drivers for inverter applications are power loss and efficiency. Both of these are investigated in this thesis. Power devices with similar voltage and current ratings are used in the same inverter topology, and the performance of each device is analyzed with respect to switching frequency and operating temperature. The loss measurements and characteristics within the inverter are discussed. The Saber® simulation software was used for the comparisons. The power MOSFET …

Measuring Characteristic Shrinkage Variability Due To Metal Loading Effects In Low Temperature Co-Fired Ceramic Using Image Processing, John Ezekiel Zumbro

Graduate Theses and Dissertations

Low temperature co-fired ceramic (LTCC) has many benefits when it comes to electronic packaging due to the low dielectric loss, reliability in extreme environments, and high breakdown voltage. Though the ceramic has a lot of benefits it is not widely used due to the high cost and complexities associated with manufacturing. One of these issues with manufacturing is compensating for the shrinkage of the ceramic, this is accomplished by using an expansion factor, creating the “green” or manufactured design. This expansion factor is approximated through knowledge of the ceramic factors such as the metal loading, layers of ceramic tape, firing …

Multidimensional Optimal Droop Control For Dc Microgrids In Military Applications, Kaitlyn J. Bunker, Michael D. Cook, Wayne Weaver, Gordon Parker

Michigan Tech Publications, Part 1

Reliability is a key consideration when microgrid technology is implemented in military applications. Droop control provides a simple option without requiring communication between microgrid components, increasing the control system reliability. However, traditional droop control does not allow the microgrid to utilize much of the power available from a solar resource. This paper applies an optimal multidimensional droop control strategy for a solar resource connected in a microgrid at a military patrol base. Simulation and hardware-in-the-loop experiments of a sample microgrid show that much more power from the solar resource can be utilized, while maintaining the system’s bus voltage around a …

Method To Provide Meta-Stable Operation Of Dc Microgrid Comprising A Pulsed Load, David G. Wilson, Wayne Weaver, Rush D. Robinett Iii, Ronald Matthews, Steven F. Glover

Michigan Tech Patents

A Hamiltonian surface shaping power flow control (HSSPFC) method is used to analyze the meta-stability and adjust pulsed power loads on a DC electric power distribution network. Pulsed power loads are nonlinear, time-variant systems that cause nonlinear limit-cycles. During the on periods of a pulsed load, the system can be in an unstable state and is damped back to stability during the off state of the load. Therefore, over the entire period of the pulse the system may only be assessed as meta-stable. As shown through simulation, HIL and hardware results, the HSSPFC method is more accurate than the other …

Modeling Sulfate Attack In Modern Concrete For Building Sustainable And Resilient Infrastructure, Zachary Grasley

Publications

External sulfate attack is a complex phenomenon and is manifested in the form of large expansion, cracking, and spalling depending on the exposure solution and material constituent properties. Several models were developed in the past to demonstrate sulfate attack mechanisms that account for the diffusion of sulfate ions into the porous concrete and the successive deformation triggered by the chemical reaction and precipitation of expansive agents. However, none of these models accounts for the effect of the migration of solvent water from the low solute concentration solution to high solute concentration solution driven by the osmotic pressure. Osmotic pressure is …

Experimental Tests And Numerical Simulations For Failure Investigation On Corrugated Boxes Used On Household Appliance Packaging, Diego Fernandes Rodrigues, José Carlos Pereira

Journal of Applied Packaging Research

Packages made of corrugated paper are fundamental to the protection, transportation and handling of the appliance product market. During the storage and sales stages of a product, the package must resist compressive loads in different directions beyond moderate impacts. In this context, the objective of this work is to develop and implement a post-processor that allows the simultaneous analysis of two of the most common failure modes of packages made of corrugated paper: failure due to tensile or compressive stress limit, and failure due to local buckling, when the buckling of the faces of the corrugated paper between two peaks …

Me-Em Enewsbrief, September 2018, Department Of Mechanical Engineering-Engineering Mechanics, Michigan Technological University

Department of Mechanical and Aerospace Engineering eNewsBrief

No abstract provided.

Pnnl Dark Matter Bubble Chamber, Ryan Robinson

STAR Program Research Presentations

The Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) prototype bubble chamber is intended to address issues encountered with the current PICO dark matter search detectors and improve the functionality of future experimental designs. The PNNL bubble chamber accomplishes this with a simplified interface between the hydraulic pressure controls and the target vessel and altering the standard chamber design such that it can be easily exchanged and replaced with vessels of various sizes and materials for testing purposes. The chamber itself is a glass vessel which houses perfluorobutane and holds the target fluid above room temperature and atmospheric pressure. The target fluid becomes …

Properties Of Matter, Mike Jackson, Holly Haney

High School Lesson Plans

Students will investigate the relationship(s) between thermal and electrical properties of matter. First, students will use a multimeter and temperature probe to investigate the relationship between electrical resistance and temperature of an electrical resistor composed of metals. They will then graph collected data to analyze the relationship and draw a conclusion as to their relationship. They will then perform the same investigation on a thermal resistor made of a semiconducting substance and analyze that collected data. Finally, using ClaimEvidence-Reasoning (CER) structure, students will use their experimental evidence to state the similarities and differences between the electro-thermal properties of metals and …

Energy Conversion System For Travelers (Ecost), Thipok Bovornratanaraks

The International Student Science Fair 2018

We have innovated “The Energy Conversion System for Travelers” or the ECoST. With the fact that most travelers have wheeled cabin-bags, whilst walking, the wheels will rotate so why don’t we harvest electricity from this kinetic energy? We thus install our innovation, the ECoST, to the bag to generate electricity from the spinning wheels. The electricity is then kept in the storage unit and ready to charge your empty battery devices in an emergency case via a USB port. To make life easy, our ECoST was designed to replicate the power bank charging method; therefore, we can charge …

Me-Em Enewsbrief, June 2018, Department Of Mechanical Engineering-Engineering Mechanics, Michigan Technological University

Department of Mechanical and Aerospace Engineering eNewsBrief

No abstract provided.

Experimental Investigation Of And Constitutive Model For The Thermo-Poro-Mechanical Deformation Of Granular Salt Under Hydrostatic Compression, Brandon C. Lampe

Civil Engineering ETDs

The influence of pore pressure and porosity on the ductile deformation of granular salt was experimentally investigated under hydrostatic compression. Confining and pore pressures were independently controlled while granular salt samples exhibited rate-dependent deformation that resulted in large decreases of sample volume and porosity. The sample deformation rates were observed to correspond with both the sample porosity and the pressure difference between the confining and pore pressures. Post-test observations revealed that the reduced porosity was caused by the solid particles deforming in a ductile manner. Insight into the cause of ductile deformation was gained by considering the local stress distribution …

Improvement Of The Material's Mechanical Characteristics Using Intelligent Real Time Control Interfaces In Hfc Hardening Process, Florentin Smarandache, Luige Vladareanu, Mihaiela Iliescu, Victor Vladareanu, Alexandru Gal, Octavian Melinte, Adrian Margean

Branch Mathematics and Statistics Faculty and Staff Publications

The paper presents Intelligent Control (IC) Interfaces for real time control of mechatronic systems applied to Hardening Process Control (HPC) in order to improvement of the material's mechanical characteristics. Implementation of IC laws in the intelligent real time control interfaces depends on the particular circumstances of the models characteristics used and the exact definition of optimization problem. The results led to the development of the IC interfaces in real time through Particle Swarm Optimization (PSO) and neural networks (NN) using offline the regression methods.

Me-Em Enewsbrief, March 2018, Department Of Mechanical Engineering-Engineering Mechanics, Michigan Technological University

Department of Mechanical and Aerospace Engineering eNewsBrief

No abstract provided.

Me-Em 2017-18 Annual Report, Department Of Mechanical Engineering-Engineering Mechanics, Michigan Technological University

Department of Mechanical and Aerospace Engineering Annual Reports

Table of Contents

• Curriculum Revision
• The Result: MEP I-IV
• ME-EM Research
• Alumni Features
• Enrollment & Degrees
• Graduates
• Faculty & Staff
• Alumni
• Donors
• Contracts & Grants
• Patents & Publications

An Analysis Of Common Drill Stem Vibration Models, Mohammed F. Al Dushaishi, Runar Nygaard, Daniel S. Stutts

Geosciences and Geological and Petroleum Engineering Faculty Research & Creative Works

Excessive drill stem (DS) vibration while rotary drilling of oil and gas wells causes damages to drill bits and bottom hole assemblies (BHAs). In an attempt to mitigate DS vibrations, theoretical modeling of DS dynamics is used to predict severe vibration conditions. To construct the model, decisions have to be made on which beam theory to be used, how to implement forces acting on the DS, and the geometry of the DS. The objective of this paper is to emphasize the effect of these assumptions on DS vibration behavior under different, yet realistic, drilling conditions. The nonlinear equations of motion …

การประมาณค่าในช่วงเชิงพหุนามลากรานจ์ร่วมกับตัวประกอบถ่วงน้ำหนักนอกช่วงแบบใหม่เพื่อแก้ปัญหาการไหลภายในช่องว่างสี่เหลี่ยมผืนผ้า, อุทัย ประสพชิงชนะ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อนำเสนอแผนแบบใหม่ที่มีชื่อว่าแผนแบบ LIP (Lagrange Interpolating Polynomial scheme) และการประมาณค่านอกช่วงแบบใหม่ที่มีชื่อว่าการประมาณค่านอกช่วงแบบ WF-LIP (Weighting Factors with Lagrange Interpolating Polynomial extrapolation) โดยแผนแบบ LIP ถูกใช้สำหรับการประมาณค่าของตัวแปรและอนุพันธ์ของตัวแปรทั้งเทียบกับระยะและเวลาในระเบียบวิธีไฟไนต์วอลู่ม ข้อดีของแผนแบบ LIP คือ เป็นแผนที่มีความแม่นยำลำดับสี่ เป็นแผนที่ง่ายต่อการพัฒนาโปรแกรมที่ใช้การแก้ปัญหาด้วยเม็สซ์ที่ไม่สม่ำเสมอ และเป็นทั้งแผนทางระยะและแผนทางเวลา สำหรับการประมาณค่านอกช่วงแบบ WF-LIP ถูกนำมาใช้ในการหาค่าคาดเดาเริ่มต้นของตัวแปรในแต่ละช่วงเวลาย่อยของปัญหาที่สภาวะไม่คงตัว ซึ่งใช้วิธีการหาคำตอบของแต่ละช่วงเวลาย่อยด้วยวิธีการทำซ้ำ จากผลการตรวจสอบความถูกต้องของคำตอบที่คำนวณจากแผนแบบ LIP และการทดสอบประสิทธิภาพของการประมาณค่านอกช่วงแบบ WF-LIP พบว่า คำตอบที่คำนวณจากแผนแบบ LIP มีความถูกต้องและมีความสอดคล้องกับคำตอบที่นำมาใช้ในการเปรียบเทียบความถูกต้อง ขณะที่การประมาณค่านอกช่วงแบบ WF-LIP สามารถช่วยลดระยะเวลาที่ใช้ในการคำนวณเพื่อหาคำตอบของปัญหาได้สูงสุดถึงร้อยละ 49.69 เมื่อเทียบกับกรณีที่การคำนวณหาคำตอบ โดยไม่ได้ใช้การประมาณค่านอกช่วงแบบ WF-LIP

Study Of Asymmetry Configuration Effects On Plate Heat Exchanger Performance, Pearachad Chartsiriwattana

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Plate heat exchanger is wildly used in engineering application. Previous studies indicated that flow profile effects to plate heat exchanger overall heat transfer coefficient with various factors that manipulate flow profile. This study aims to observe the effect of manipulation flow by creating non-uniform cross-section area along with the flow by applied asymmetry configuration to plate heat exchanger. The experimental results categorize into two groups. The first group is an asymmetric configuration that enhances the overall heat transfer coefficient by 6.54% compared to symmetric configuration due to promoting heat convection. The other group is an asymmetric configuration that ineffective to …

Thermal-Fatigue And Thermo-Mechanical Equivalence For Transverse Cracking Evolution In Laminated Composites, Javier Cabrera Barbero

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Carbon fiber reinforced plastics (CFRP) are potential materials for many aerospace and aeronautical applications due to their high specif strength/weight and a low coeffcient of thermal expansion (CTE) resulting in a high long-term stability. Among candidate structures, the re-entry reusable launch vehicles (RLV), the fuel oxidant storage and transportation at cryogenic temperature, space satellites, and aircraft structure (frame, wings, etc...) can be highlighted. However, CFRP are prone to internal damage as a result of high residual stresses and thermal fatigue loading. In this study, micro-cracking damage evolution in laminated composites subjected to monotonic cooling and thermal cyclic loads is developed …

Computational Dynamics And Virtual Dragline Simulation For Extended Rope Service Life, Muhammad Wardeh

Doctoral Dissertations

"The dragline machinery is one of the largest equipment for stripping overburden materials in surface mining operations. Its effectiveness requires rigorous kinematic and dynamic analyses. Current dragline research studies are limited in computational dynamic modeling because they eliminate important structural components from the front-end assembly. Thus, the derived kinematic, dynamic and stress intensity models fail to capture the true response of the dragline under full operating cycle conditions. This research study advances a new and robust computational dynamic model of the dragline front-end assembly using Kane's method. The model is a 3-DOF dynamic model that describes the spatial kinematics and …

A Numerical Investigation Of Augmented Heat Transfer In Rectangular Ducts With Ribs, Warissara Tangyotkhajorn

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The application of roughness structure of ribs inside a smooth channel is one effective way of heat transfer augmentation, but the accompanied pressure drop could be high. A novel V-rib design with branches was introduced and numerical simulations on the thermo-fluid impact of heat transfer and pressure drop were investigated. The parameters of investigation include the branching number and the pitch ratio of the V-ribs. It appears that increasing the relative pitch ratio serves to improve the overall performance of a roughened channel. The effect of the branching number is only experienced at low pitch ratio. At high pitch ratio, …

สมการเชิงประจักษ์สำหรับความแข็งเกร็งของคู่เฟืองตรงด้วยผลจากระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์, ทิวา นันตะภักดิ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ความแข็งเกร็งของเฟืองตรงเป็นพารามิเตอร์สำคัญที่ใช้ในการศึกษาการสั่นสะเทือนของเฟือง หากทราบค่าที่แม่นยำจะสามารถนำไปใช้ในแบบจำลองเพื่อทำนายลักษณะการสั่นสะเทือนของเฟืองตรงได้อย่างถูกต้อง การหาความแข็งเกร็งของเฟืองตรงโดยส่วนใหญ่มักใช้วิธีการวิเคราะห์ หรือใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ ถึงแม้ว่าวิธีเหล่านี้จะสามารถใช้หาค่าความแข็งเกร็งได้ แต่เนื่องจากการคำนวณโดยวิธีการวิเคราะห์มีความซับซ้อน ส่วนการคำนวณด้วยโปรแกรมไฟไนต์เอลิเมนต์มีความยากลำบากในการจัดการสัมผัสของฟันเฟืองและใช้เวลาคำนวณมาก วิธีทั้งสองจึงยังไม่สะดวกในการนำไปใช้งานจริง ในวิทยานิพนธ์นี้จึงมีเป้าหมายที่จะสร้างสมการอย่างง่ายเพื่อคำนวณค่าความแข็งเกร็งของเฟืองตรง สมการที่สร้างขึ้นแบ่งออกเป็น 2 ส่วน ได้แก่ 1) สมการคำนวณความแข็งเกร็งส่วนทรงกระบอกเฟือง ซึ่งสร้างโดยใช้สมการพื้นฐานกลศาสตร์ของแข็ง และ 2) สมการคำนวณความแข็งเกร็งของคู่ฟันเฟือง ซึ่งสร้างโดยใช้ผลการคำนวณพื้นฐานจากระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ การสร้างสมการในส่วนที่ 2 ทำโดยเลือกพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับความแข็งเกร็งของฟันเฟือง และจัดรูปแบบสมการให้เหมาะสม ต่อจากนั้นหาความสัมพันธ์ของความแข็งเกร็งของฟันเฟืองที่มีพารามิเตอร์รูปร่างต่างๆ กับตำแหน่งการขบด้วยวิธีการถดถอยแบบพหุนาม โดยใช้ข้อมูลผลการคำนวณด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ของชุดเฟืองจำนวน 8 ชุดที่มีพารามิเตอร์แตกต่างกัน และมีภาระกระทำต่างๆ กัน ความแข็งเกร็งของคู่เฟืองหาได้โดยรวมความแข็งเกร็งทั้งสองส่วนเข้าด้วยกันแบบอนุกรม การตรวจสอบความแม่นยำของสมการที่สร้างขึ้นทำโดยเปรียบเทียบความแข็งเกร็งที่คำนวณได้กับผลจากระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ โดยเปรียบเทียบทั้งกรณีความแข็งเกร็งของชุดเฟืองตั้งต้นที่ใช้สร้างสมการ และชุดเฟืองอื่นที่มีค่าพารามิเตอร์ต่างจากชุดเฟืองตั้งต้น รวมทั้งตรวจสอบผลกับงานวิจัยอื่นด้วย ผลที่ได้พบว่าค่าความแข็งเกร็งที่ได้มีค่าใกล้เคียงกัน และมีความคลาดเคลื่อนสูงสุดไม่เกิน 10% ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสมการที่สร้างขึ้นสามารถทำนายค่าความแข็งเกร็งได้อย่างถูกต้องและสามารถนำไปใช้กับคู่เฟืองอื่นๆ ได้

การพัฒนาอุปกรณ์ถ่ายภาพอัตโนมัติและระเบียบวิธีการนับพลาคของไวรัส, ปัณณวิชญ์ เปรมสัตย์ธรรม

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

เครื่องมือวิเคราะห์แบบอัตโนมัติสำหรับการวิจัยทางการแพทย์ สำหรับประเมินจำนวน ไวรัส Dengue ใน 96-well plate แบบอัตโนมัติเป็นหนึ่งในหัวข้อที่สำคัญและน่าสนใจ เนื่องจาก เครื่องมือนี้สามารถช่วยลดภาระงานของนักวิจัยได้ ดังนั้นการถ่ายรูปและระเบียบวิธีการนับพลาค ของไวรัสแบบอัตโมมัติจึงถูกพัฒนาขึ้น โดยงานวิจัยนี้กำหนดให้การถ่ายรูปอัตโนมัติประกอบด้วย โครงสร้าง xy-table ซึ่งมีพื้นที่ทำงาน 220 x 220 ตารางมิลลิมตร ความผันเที่ยงตรง (Accuracy) เท่ากับ 0.04 มิลลิเมตร และค่าความสามารถในการวัดซ้ำ (Repeatability) เท่ากับ 0.03 มิลลิเมตร และมีแกน z สำหรับจับกล้องเพื่อปรับระยะโฟกัสภาพ เพื่อขยับถ่ายรูปหลุมแต่ละหลุมของ 96 well plate ต่อมาเป็นการใช้กระบวนการต่างๆ เพื่อนับพลาคแบบอัตโนมัติ กระบวนการต่างๆ ดังกล่าวนี้ถูกพัฒนาด้วยโปรแกรม MVTec HALCON ซึ่งผลการทดลองของงานวิจัยนี้แสดงให้เห็น ว่าการนับพลาคด้วยกระบวนการดังกล่าวถูกต้อง 88% อีกทั้งระบบการทำงานนี้ไม่ต้องใช้สารทึบ แสงเพื่อเพิ่มความคมชัดของภาพในขั้นตอนการถ่ายภาพ ดังนั้นระบบการทำงานนี้ช่วยลดขั้นตอน การทำงานของนักวิจัยระหว่างเตรียมการวิเคราะห์หาปริมาณไวรัสโดยการนับจำนวนพลาคได้

ระบบของไหลจุลภาคเพื่อดักจับเซลล์เม็ดเลือดแดงที่ติดเชื้อมาลาเรียด้วยแรงแม่เหล็กที่เหนี่ยวนำโดยโครงสร้างนิกเกิล, พชร หนูสวัสดิ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้นำเสนอวิธีการคัดแยกเซลล์เม็ดเลือดแดงที่ติดเชื้อมาลาเรียโดยอาศัยแม่เหล็กถาวรพร้อมกับการใช้โครงสร้างเสานิกเกิลขนาดเล็กซึ่งเป็นวัสดุเฟอโรแมกนีติก เพื่อเพิ่มเกรเดียนของสนามแม่เหล็กโดยมีการศึกษาผลของรูปร่างโครงสร้างเสาขนาดเล็กต่อขนาดของแรงแมกนีโตเฟอรีติกและแรงต้านการไหลที่เปลี่ยนแปลงไป เมื่อมีโครงสร้างวัสดุเฟอโรแมกนีติกมาขวางในสนามแม่เหล็กจะทำให้เกิดเกรเดียนของสนามแม่เหล็กขึ้นและขนาดของเกรเดียนจะเปลี่ยนแปลงไปขึ้นกับรูปร่างของโครงสร้างเสาขนาดเล็ก โดยแรงแมกนีโตเฟอรีติกจะมีค่ามากขึ้นเมื่อเกรเดียนของสนามแม่เหล็กสูงขึ้น ในการศึกษานี้ได้ศึกษารูปร่างเสาขนาดเล็กสามรูปร่างคือสี่เหลี่ยม รูปวี และรูปดับเบิ้ลยูผ่านโปรแกรมจำลองทางคอมพิวเตอร์ COMSOL Multiphysics® เมื่อเปรียบเทียบระหว่างรูปร่างของเสาทั้งสามแบบพบว่าเสาสี่เหลี่ยมจะทำให้เกิดแรงแมกนีโตเฟอรีติกผลักให้อนุภาคไม่ติดกับโครงสร้างทางด้านหน้าแต่ในเสาวีและดับเบิ้ลยูจะมีแรงแมกนีโตเฟอรีติกที่ดึงดูดอนุภาคได้ ซึ่งจะเป็นข้อดีที่อาจจะทำให้เสาทั้งสองมีการดักจับอนุภาคได้ดีขึ้น หลังจากนั้นระบบของไหลจุลภาคที่มีโครงสร้างทั้งสามแบบได้ออกแบบและสร้างขึ้น โดยโครงสร้างเสานิกเกิลมีขนาด 200x200 ไมโครเมตร มีความสูง 30 ไมโครเมตร สำหรับโครงสร้างตัววีและดับเบิ้ลยูจะมีส่วนเว้าลึกเข้าไปในโครงสร้างประมาณครึ่งหนึ่งของความยาวเสาและทำทดลองกับอนุภาคพาราแมกนีติกที่มีขนาด 5 และ 10 ไมโครเมตรและเซลล์เม็ดเลือดแดงที่ติดเชื้อมาลาเรียเพื่อประเมินความสามารถของระบบ ในการทดลองได้ใช้อัตราการไหลที่ 0.04 มิลลิลิตรต่อนาที และเพิ่มอัตราการไหลขึ้นไปเป็น 0.4 และ 0.8 มิลลิลิตรต่อนาที ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าเสาวีและเสาดับเบิ้ลยูมีความสามารถในการดักจับอนุภาคพาราแมกนีติกและเซลล์ที่ติดเชื้อมาลาเรียได้มากกว่ารูปร่างสี่เหลี่ยม ซึ่งอนุภาคพาราแมกนีติกและเซลล์ที่ติดเชื้อมาลาเรียจะเคลื่อนที่เข้าไปติดในบริเวณส่วนเว้าของรูปร่างวีและรูปร่างดับเบิ้ลยู เนื่องจากในบริเวณส่วนเว้าของเสาวีและดับเบิ้ลยูมีขนาดแรงต้านการไหลต่ำแต่มีแรงแมกนีโตเฟอรีติกที่สามารถดึงดูดอนุภาคได้

การใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกในเครื่องยนต์ Ci ชนิด Direct Injection, ยุทธนา ชาญณรงค์ชัย

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้จัดทำขึ้นเพื่อศึกษาผลของการใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกที่มีต่อสมรรถนะ ปรากฏการณ์การเผาไหม้รวมถึงค่าควันดำของเครื่องยนต์ ซึ่งในงานวิจัยนี้จะทดสอบกับเครื่องยนต์ Kubota รุ่น RT 140 DI โดยสามารถแบ่งการทดสอบออกได้เป็น 3 ส่วน โดยส่วนที่หนึ่งเป็นการทดสอบเพื่อดูค่าสมรรถนะที่สภาวะคงตัว ความเร็วรอบคงที่ ตั้งแต่ 1000 - 2400 รอบ/นาที ทั้งที่สภาวะภาระสูงสุดและภาระบางส่วนของเครื่องยนต์ พบว่า ที่ภาระสูงสุดของเครื่องยนต์เมื่อใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกสามารถสร้างค่าแรงบิดเบรกและกำลังเบรกได้น้อยกว่าเชื้อเพลิงดีเซลเนื่องจากมีอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงน้อยกว่าซึ่งเป็นผลมาจากความหนาแน่นของเชื้อเพลิงที่น้อยกว่า แม้จะมีค่าความร้อนของเชื้อเพลิงที่สูงกว่าจึงมีค่าอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะเบรกและค่าประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงานเชื้อเพลิงเบรกดีกว่า และที่สภาวะภาระบางส่วนของเครื่องยนต์เมื่อใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกจะมีอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะเบรก ค่าประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงานเชื้อเพลิงเบรกดีกว่าการใช้เชื้อเพลิงดีเซลสอดคล้องกับผลที่ภาระสูงสุด ส่วนที่สองเป็นการทดสอบค่าสมรรถนะของเครื่องยนต์และค่าควันดำที่จุดทดสอบตามมาตรฐาน ESC test cycle พบว่า เครื่องยนต์เมื่อใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกมีค่าสมรรถนะที่ดีกว่า ส่วนควันดำมีค่าเคียงกับเชื้อเพลิงดีเซล ส่วนที่สามเป็นผลการวิเคราะห์การเผาไหม้ของเครื่องยนต์เมื่อใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติก ในการทดสอบจะทำการวัดความดันในห้องเผาไหม้ ความดันเชื้อเพลิงที่ทางเข้าหัวฉีดและองศาเพลาข้อเหวี่ยง โดยบันทึกข้อมูลทุก ๆ 2 องศาเพลาข้อเหวี่ยง จำนวน 200 วัฏจักรต่อจุดทดสอบ ที่จุดทดสอบตามมาตรฐาน ESC test cycle พบว่า จุดเริ่มต้นการฉีดเชื้อเพลิงจะเข้าใกล้ศูนย์ตายบนเมื่อความเร็วรอบมากขึ้น ความดันในห้องเผาไหม้สูงสุดมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อภาระการทดสอบมากขึ้น ส่วนอัตราการปลดปล่อยความร้อนสูงสุดและการปล่อยความร้อนสุทธิมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อภาระการทดสอบมากขึ้น โดยมีค่าสัดส่วนมวลเชื้อเพลิงที่เผาไหม้อยู่ในช่วง 0.732 - 0.866 ซึ่งไม่ต่างจากเชื้อเพลิงดีเซล จากผลการทดสอบสามารถสรุปได้ว่าเชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกสามารถนำไปให้ในเครื่องยนต์ CI ชนิด Direct Injection ได้โดยไม่ต้องมีการปรับแต่งเครื่องยนต์ โดยมีค่าประสิทธิภาพต่าง ๆ ที่ดีกว่าและค่าควันดำใกล้เคียงกับการใช้เชื้อเพลิงดีเซล

การศึกษากลไกการดักจับอนุภาคภายในหลุมจุลภาครูปทรงสามเหลี่ยม, ภาคภูมิ ยิ่งประทานพร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การศึกษาแบ่งออกเป็นสองวัตถุประสงค์หลัก อย่างแรกเป็นการศึกษากลไกการดักจับอนุภาคโดยอาศัยหลักการหมุนวนที่เกิดขึ้นภายในหลุมสามเหลี่ยมคือ สามเหลี่ยมมุมเท่า สามเหลี่ยมมุมแหลม และสามเหลี่ยมมุมป้าน ผลจากการจำลองการไหลพบว่าของไหลที่บริเวณหลุมรูปทรงสามเหลี่ยมจะเกิดการไหลแบบหมุนวนสำคัญ 2 รูปแบบคือ การหมุนวนภายในหลุมโดยแกนการหมุนตั้งฉากกับทิศทางการไหล และการหมุนวนที่ขอบด้านหน้าหลุมโดยมีแกนการหมุนในทิศทางเดียวกับการไหล โดยการหมุนแบบแรกเป็นการดักจับอนุภาคลงสู่หลุม ทั้งนี้การหมุนวนภายในหลุมและการหมุนวนที่ขอบด้านหน้าหลุมจะเกิดการปฏิสัมพันธ์ของการหมุนวนจนทำให้เกิดการหมุนวนอีกกลุ่มหนึ่งภายในหลุมเรียกว่าการหมุนวนทุติยภูมิ การหมุนวนนี้อาจช่วยประคองอนุภาคที่ถูกดักจับให้อยู่กลางหลุมแต่หากมีขนาดการหมุนวนที่มากเกินไปอาจส่งผลให้อนุภาคหลุดออกจากหลุมได้ โดยสามเหลี่ยมมุมป้านจะมีขนาดการหมุนวนทุติยภูมิสูงที่สุด ดังนั้นหากมีอนุภาคถูกดักจับภายในหลุมมีความเป็นไปได้สูงที่อนุภาคจะถูกแรงหมุนวนดันออกจากหลุมสำหรับกรณีสามเหลี่ยมมุมป้านรองลงมาถือสามเหลี่ยมมุมเท่าและสามเหลี่ยมมุมแหลมตามลำดับ วัตถุประสงค์ที่สองคือการนำเสนอรูปแบบการดักจับอนุภาคโดยอาศัยการทดลองประกอบ รูปแบบการดักจับใหม่นี้เริ่มจากการดักจับอนุภาคให้เต็มหลุมที่อัตราการไหลต่ำก่อนจากนั้นเพิ่มอัตราการไหลเพื่อเพิ่มขนาดของการไหลหมุนวนทุติยภูมิส่งผลให้อนุภาคออกจากหลุมมากขึ้น โดยอุปกรณ์การไหลประกอบไปด้วยช่องการไหลที่พื้นมีการเรียงตัวของหลุมจุลภาครูปทรงสามเหลี่ยม สำหรับการทดลองเริ่มจากการนำอนุภาคพลาสติกผสมเข้ากับสารละลาย PBS และฉีดเข้าสู่อุปกรณ์การไหลที่อัตราการไหลประมาณ 10 มิลลิลิตรต่อชั่วโมงเพื่อดักจับอนุภาคให้เต็มหลุมจากนั้นปรับอัตราการไหลสูงเพื่อดันอนุภาคออกจากหลุมจนกระทั่งเหลือเพียงอนุภาคเดี่ยว โดยที่อัตราการไหล 500 มิลลิลิตรต่อชั่วโมงเป็นเวลา 2 นาที พบว่าสามเหลี่ยมมุมเท่า สามเหลี่ยมมุมแหลม และสามเหลี่ยมมุมป้านสามารถดักจับอนุภาคเดี่ยวได้ 83.6% 31.5% และ 16.7% ตามลำดับ ซึ่งสามเหลี่ยมมุมแหลมจะกักเก็บอนุภาคไว้ภายในหลุมได้มากเนื่องจากมีขนาดการหมุนวนทุติยภูมิในหลุมที่ต่ำแต่สามเหลี่ยมมุมป้านมีขนาดการหมุนวนทุติยภูมิสูงสุดส่งผลให้อนุภาคส่วนใหญ่ถูกดันออกจากหลุมจนหมด

การประเมินความล้าของฟันที่ผ่านการบูรณะโดยใช้วิธีระนาบวิกฤตและเกณฑ์ของ Findley โดยใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์, วิรเดช ธารณเจษฎา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์นี้ประยุกต์ความรู้ด้านความล้าโดยวิธีการวิเคราะห์ระนาบวิกฤต (critical plane analysis) ตามแบบจำลองของฟินเลย์ (Findley's model) เพื่อหาอายุการใช้งานในรูปจำนวนรอบและรูปการแตกหักของฟันที่ได้รับการบูรณะ การศึกษานี้สร้างแบบจำลองฟันที่ผ่านการครอบฟันที่ทำจากเซรามิก 2 ชนิด คือลิเทียมไดซิลิเกตและเซอร์โคเนีย ด้วยวิธีภาพถ่ายคอมพิวเตอร์ (CT scan) และการปรับแต่งรูปร่างด้วยโปรแกรมช่วยออกแบบ (computer-aided design program) ก่อนนำแบบจำลองมาวิเคราะห์การกระจายความเค้นด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ แล้วนำความเค้นดังกล่าวมาวิเคราะห์ความล้าในรูปพารามิเตอร์ฟินเลย์ การศึกษานี้ใช้โปรแกรม COMSOL และ MATLAB วิเคราะห์หาระนาบรอยแตกหักและจำนวนรอบภาระที่เนื้อฟันและวัสดุครอบฟันสามารถรับได้ แรงบดเคี้ยวที่สนใจคือแรงจากการบดเคี้ยวปกติหรือการกัดฟันที่ไม่ปกติ เช่นแรงจากการกัดฟันในผู้ที่มีภาวะนอนกัดฟัน ผลการศึกษาพบว่าความเค้นที่เกิดขึ้นในกรณีฟันครอบด้วยลิเทียมไดซิลิเกตมีค่าน้อยกว่าฟันที่ครอบด้วยเซอร์โคเนีย เนื่องจากลิเทียมไดซิเกตมีค่าความหนาแน่นน้อยกว่าเซอร์โคเนีย ทำให้ได้รับผลของแรงพลศาสตร์น้อยกว่า เมื่อพิจารณาพฤติกรรมการล้าพบว่าลักษณะการแตกหักที่ระนาบวิกฤตในเนื้อฟันหรือครอบฟันมีลักษณะคล้ายกับการแตกหักที่พบได้จากการทดลองหรือจากรายงานทางคลินิกที่มีเงื่อนไขขอบเขตใกล้เคียงกัน ฟันที่ครอบด้วยวัสดุทั้งสองชนิดสามารถทนต่อแรงบดเคี้ยวปกติได้มากกว่า 106 รอบ สำหรับกรณีการกัดฟันที่ไม่ปกติ พบว่าครอบฟันที่เป็นลิเทียมไดซิลิเกตเกิดการรอยแตกที่ครอบฟันก่อน ในขณะที่ครอบฟันที่เป็นเซอร์โคเนียเกิดรอยแตกที่บริเวณเนื้อฟันก่อน การพิจารณาความเสียหายโดยพิจารณาเกณฑ์ความเค้น von Mises และพิจารณาพารามิเตอร์ฟินเลย์ให้ผลการทำนายความเสียหายที่แตกต่างกัน เนื่องจากการพิจารณาความเค้น von Mises พิจารณาขนาดความเค้นที่จะทำให้เกิดการเสียหายเป็นหลัก ในขณะที่การพิจารณาพารามิเตอร์ฟินเลย์พิจารณาความเค้นในรูปที่ทำให้เกิดรอยแตกเป็นหลัก