Engineering Mechanics Commons^™

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

การออกแบบและพัฒนาอุปกรณ์ป้องกันการล้มสำหรับผู้สูงอายุด้วยคอนโทรลโมเมนต์ไจโรสโคป, ปริญเอก ร่มไตรรัตน์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การสูญเสียความสามารถในการทรงตัวของผู้สูงอายุทำให้ร่างกายเกิดการแกว่งของลำตัวมากขึ้นซึ่งเป็นการเพิ่มความเสี่ยงต่อการล้มของผู้สูงอายุ เพื่อลดความเสี่ยงต่อการล้มที่เกิดจากการแกว่งของร่างกายที่มากขึ้นจึงได้มีการออกแบบชุดอุปกรณ์ซีเอ็มจีซึ่งประกอบด้วยคอนโทรลโมเมนต์ไจโรสโคปคู่แบบไขว้กันและเซนเซอร์วัดความเอียงแบบสองแกน ชุดอุปกรณ์มีน้ำหนักรวม 15 กิโลกรัม มีขนาดโดยรวมกว้าง 22 เซนติเมตร ยาว 42 เซนติเมตร และสูง 45 เซนติเมตร การทำงานของชุดอุปกรณ์ซีเอ็มจีประกอบด้วยกระบวนการหลัก 3 กระบวนการ ได้แก่ กระบวนการเตรียมพร้อมก่อนสร้างแรงบิด กระบวนการสร้างแรงบิด และกระบวนการกลับนิวทรอล ได้ทำการทดสอบสมรรถนะการใช้งานจริงของอุปกรณ์บนผู้เข้ารับการทดสอบที่มีสุขภาพแข็งแรงโดยให้ผู้เข้ารับการทดสอบโน้มร่างกายไปจนกระทั่งสูญเสียการทรงตัวเพื่อจำลองสถานการณ์ที่ร่างกายของผู้สูงอายุเกิดการแกว่งของลำตัวจนกระทั่งสูญเสียการทรงตัว ผลการทดสอบสมรรถนะในการทำงานแสดงให้เห็นว่าชุดอุปกรณ์ซีเอ็มจีสามารถตรวจวัดทิศทางการล้มได้และสามารถสร้างแรงบิดต้านการล้มจากการแกว่งของลำตัวได้ทุกทิศทาง ชุดอุปกรณ์สามารถสร้างแรงบิดได้เพียงพอที่จะนำผู้เข้ารับการทดสอบที่สูญเสียการทรงตัวในทิศต่างๆกลับมาอยู่ในสภาวะที่ทรงตัวได้ เป็นการช่วยลดความเสี่ยงต่อการหกล้มของผู้สูงอายุที่สวมใส่ชุดอุปกรณ์

การออกแบบและการผลิตเครื่องขัดขนาดเล็กเพื่อปรับปรุงความกลมของหัวสะโพกเทียม, พศวัต มั่นนิธิวรกุล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

จากแนวทางตามมาตรฐาน ASTM F2033 หัวสะโพกเทียมโลหะทรงกลมต้องมีค่าความเบี่ยงเบนจากทรงกลมต่ำกว่า 10 ไมโครเมตร โดยในกระบวนการกลึงด้วยเครื่องCNCไม่สามารถกลึงทรงกลมได้แม่นยำเพียงพอ กระบวนการขัดหัวสะโพกเทียมจึงมีความจำเป็นอย่างมากเพื่อปรับปรุงให้หัวสะโพกเทียมทรงกลมมีค่าความเป็นทรงกลมได้ตามมาตรฐานดังกล่าว เนื่องจากเครื่องขัดหัวสะโพกเทียมในท้องตลาดมีราคาสูงและมีขนาดใหญ่ งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบและสร้างเครื่องขัดขนาดเล็กเพื่อปรับปรุงค่าความเป็นทรงกลมของหัวสะโพกเทียมให้ดีกว่าความเป็นทรงกลมที่ผลิตได้จากเครื่องกลึงซีเอนซี โดยทำการออกแบบและผลิตสปินเดิลความเที่ยงตรงสูงสองชุด สำหรับหมุนชิ้นงานหัวสะโพกเทียมหนึ่งชุด และสำหรับหมุนหินขัดทรงถ้วยหนึ่งชุด โดยได้ทำการเลือกใช้ตลับลูกปืนเชิงมุมซึ่งสามารถใส่แรงอัดเพื่อเพิ่มความเที่ยงตรงของระบบสปินเดิลได้ ในการออกแบบสปินเดิลทั้งสองมีการกำหนดข้อกำหนดการออกแบบสปินเดิลคือ ค่าการหมุนหนีศูนย์ของระนาบในแนวรัศมีของเพลาและความเร็วรอบสปินเดิล มีการกำหนดค่าความพอดีและพิกัดความเผื่อตามคู่มือการออกแบบสปินเดิล ทำการเลือกฐานสว่านแท่นเพื่อใช้ในการฟีดหินขัดทรงถ้วย มีการออกแบบฐานเครื่องจักรสำหรับติดตั้งสปินเดิลทั้งสอง โดยตัวฐานเครื่องจักรสามารถปรับตำแหน่งแกนหมุนของหินขัดทรงถ้วยเพื่อให้ใกล้กับจุดศูนย์กลางของหัวสะโพกเทียมมากที่สุด โดยผลการทดสอบสมรรถนะของสปินเดิลทั้งสองพบว่าตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ และผลการทดสอบการขัดหัวสะโพกเทียมพบว่าค่าความเบี่ยงเบนจากทรงกลมของชิ้นงานหัวสะโพกเทียมมีค่าลดลงหลังจากผ่านกระบวนการปรับปรุงความเป็นทรงกลมด้วยเครื่องขัดหัวสะโพกเทียมขนาดเล็ก ดังนั้นเครื่องขัดขนาดเล็กซึ่งได้ทำการออกแบบในงานวิจัยนี้ สามารถปรับปรุงค่าความเป็นทรงกลมของหัวสะโพกเทียมให้ดีกว่าความเป็นทรงกลมที่ผลิตได้จากเครื่องกลึงซีเอนซีได้

Moisture Induced Deformations In Glulam Members - Experiments And 3-D Finite Element Model, Henry Meleki Kiwelu

Tanzania Journal of Engineering and Technology (TJET)

Experiments were performed on scaled glue laminated bending specimens to observe time dependent development of deformations during drying and wetting. Measurements determined changes in the average moisture content and external shape and dimensions between when specimens were placed into constant or variable climates. Alterations in the external shape and dimensions reflected changes in the average value and distribution of moisture and mechanosorptive creep in the glulam. The results are being used to develop a sequentially-coupled three-dimensional hygrothermal Finite Element (FE) model for predicting temporally varying internal strains and external deformations of drying or wetting solid wood structural components. The model …

Handling Of Syringe Sharps In A Non-Incineration Health Care Waste Disposal, Tito Mwinuka

Tanzania Journal of Engineering and Technology (TJET)

An attempt has been made by the R&D team of the University of Dar es Salaam to design and manufacture two needle cutter prototypes, a manually operated and an automatic needle cutter to be used in rural and urban areas, respectively. This is part of the UNDP and WHO efforts aimed at promoting the non-burn medical waste disposal technologies in developing countries such as Argentina, India, Latvia, Lebanon, Philippines, Senegal, Tanzania and Vietnam. The project also involves designing and manufacturing of the autoclaves for sterilizing of needle cutters and other infectious medical waste. The use of needle cutters in hospitals …

Characterization And Modeling Of Asphalt Concrete For Dynamic Properties And Performances, A S M A. Rahman

Civil Engineering ETDs

The recently developed mechanistic-empirical pavement design guide (MEPDG, also known as Pavement M-E design method) uses the nationally calibrated, binder viscosity-based dynamic modulus predictive model for the design and analysis of asphalt pavements. In this study, this model is assessed for its appropriateness for asphalt-aggregate mixtures typically used in New Mexico. In essence, this study investigates the predictability issue of complex modulus of New Mexico mixes. A total of 54 Superpave mixes with different aggregate gradations, air voids, and binder grades were collected from the mixing plants and from the pavement construction sites. The loose asphalt mixtures were then compacted, …

Characterization Of Structural Dynamics Of The Human Head Using Magnetic Resonance Elastography, Andrew Arun Badachhape

McKelvey School of Engineering Graduate Student Theses & Dissertations

In traumatic brain injury (TBI), the skull-brain interface, composed of three meningeal layers: the dura mater, arachnoid mater, and pia mater, along with cerebrospinal fluid (CSF) between the layers, plays a vital role in transmitting motion from the skull to brain tissue. Magnetic resonance elastography (MRE) is a noninvasive imaging modality capable of providing in vivo estimates of tissue motion and material properties. The objective of this work is to augment human and phantom MRE studies to better characterize the mechanical contributions of the skull-brain interface to improve the parameterization and validation of computational models of TBI. Three specific aims …

Wireless Power Transfer Roadway Integration, Trevor Gardner

All Graduate Theses and Dissertations, Spring 1920 to Summer 2023

Electric vehicles represent a major accomplishment in the energy and transportation industry. Unfortunately, they are restricted to a small travel range because of limited battery life. Successful integration of wireless power transfer (WPT) systems into the infrastructure would remove the range restrictions of EVs. To successfully integrate this technology, several requirements must be met. First, the embedment process cannot interfere with the electrical performance of the inductive power transfer (IPT) system. Second, the presence of the IPT system in the pavement structure cannot negatively affect the roadway’s lifespan.

Several systems were directly embedded in roadway materials. The electrical properties of …

The Role Of Soil Stiffness In Reverse Fault Rupture Propagation, Moises I. Buelna

Master's Theses

A nonlinear Mohr-Coulomb constitutive model with a strain dependent yield surface and non-associated flow was employed to study the plastic soil properties which affect the rate of surface fault rupture propagation in reverse events. These numerical simulations show a trend for soils with higher stiffness to have a higher rate of rupture propagation. Additionally the study shows the effects of strain softening and hardening on the rate of rupture propagation. Soils which strain harden exhibiting ductile behavior typically require more basal offset to rupture to the surface than soils which strain soften exhibiting brittle behavior. These results agree with our …

Me-Em Enewsbrief, July-December 2017, Department Of Mechanical Engineering-Engineering Mechanics, Michigan Technological University

Department of Mechanical and Aerospace Engineering eNewsBrief

No abstract provided.

A Comparison Study Of Composite Laminated Plates With Holes Under Tension, Joun S. Kim

Master's Theses

A Comparison Study of Composite Laminated Plates with Holes under Tension

A study was conducted to quantify the accuracy of numerical approximations to deem sufficiency in validating structural composite design, thus minimizing, or even eliminating the need for experimental test. Error values for stress and strain were compared between Finite Element Analysis (FEA) and analytical (Classical Laminated Plate Theory), and FEA and experimental tensile test for two composite plate designs under tension: a cross-ply composite plate design of [(0/90)4]s, and a quasi-isotropic layup design of [02/+45/-45/902]s, each with a single, centered hole of 1/8” diameter, and 1/4" diameter (four sets …

Incorporating Student Reflection Into Engineering Courses, Nancy Barr

TechTalks

Critical reflection as students move through their disciplinary curriculum is one way to cultivate capacity for critical thinking. By embedding opportunities for critical reflection in disciplinary courses, educators can combine aspects of writing theory, metacognitive learning, and critical pedagogy to help students begin to frame how they will apply their skills and talents to problems effecting diverse populations. The new undergraduate ME curriculum combines applied learning and project-based learning methods in a series of four ME Practice courses. Technical communication instruction is also embedded in these courses, and the “capstone” of each course is a reflective essay. By responding to …

Space Mining Is Almost Here!, Paul Van Susant

TechTalks

When going to the Moon and Mars for extended stays with humans it is required to minimize mass by "living off the land" as soon as possible. Mining local resources and using them to produce consumables and construct simple structures can leverage launch mass to the surface of those bodies. In addition, asteroid mining will be able to provide rocket fuel to further spur economic development in CIS-Lunar space and further open up solar system activities. I am working on mining on Mars and the Moon as well as construction using local rocks.

New Concepts In Evolutionary Algorithms For Systems Architecture Optimization, Ossama Abdelkhalik

TechTalks

This talk will present recent developments in evolutionary algorithms that focus on the systems architecture optimization. One challenge in systems optimization is the variable number of design variables. Three new concepts will be presented in this talk that enable evolutionary algorithms to handle this type of problems more efficiently. The first is the biologically inspired concept of Hidden Genes that implements tags to cover/uncover genes in the variables' code, which enable handling variable number of variables in evolutionary algorithms. The second concept is a structured chromosome approach that transcripts the variables in a multi-layer code as opposed to the standard …

Development Of The End-Effector Of A Cable-Driven Parallel Manipulator For Automated Crop Sensing, Iman Salafian

Department of Mechanical and Materials Engineering: Dissertations, Theses, and Student Research

A four cable-driven parallel manipulator (4CDPM), consisting of sophisticated spectrometers and imagers, is under development for use in acquiring phenotypic and environmental data over an acre-sized maize field. This thesis presents the design, controls, and testing of two sub-systems in a 4CDPM: a Center of Mass Balance System (CMBS) and a Drop-Down System (DDS).

One of the factors that influences stability is the center of mass (COM) position of the end effector. An offset in COM can cause a pendulum effect or an undesired tilt angle. A center of mass balancing system is presented in this thesis to minimize the …