Engineering Mechanics Commons^™

Innovative Non-Thermal Food Processing Technologies Used By The Food Industry In The United States, Harlin Kaur Saroya

Masters Theses & Specialist Projects

This thesis discussed the non-thermal food processing technologies being used within the United States of America. The technologies discussed in this thesis are High- Pressure Processing (HHP), Pulsed Electric Field, Pulsed Light, Irradiation, Ultra Sound, Oscillating Magnetic Fields, and Cold Atmospheric Plasma. A survey was designed and conducted to study the major reasons behind a preference for a particular technology by the organization, and the limitations for not implementing specific technologies. The survey participants were management level, food scientists and, food technologists employed by food processing companies. The questionnaire consisted of ten questions related to demographics, current technology, barriers from …

Design And Manufacture Of A Waste Compactor Prototype: A Step Towards Implementing A Non-Burn Health Care Waste Disposal In Developing Countries, Tito Mwinuka

Tanzania Journal of Engineering and Technology (TJET)

Non-burn technology is the only safe way of handling and disposing infectious healthcare waste. It involves steam treatment of infectious waste at temperatures higher than 121 o C for a minimum of 30 minutes before disposing them just like other municipal waste. Infectious healthcare waste is normally only about 10 25% of all healthcare waste. In this paper, design, manufacturing and testing of a waste compactor for reducing waste volume to facilitate its handling is discussed. Preliminary tests show that the waste volume can be reduced to less than 10% of its original volume using the developed compactor. Waste compactors …

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

Department of Mechanical and Aerospace Engineering eNewsBrief

No abstract provided.

Feasibility Of Using Oxide Thickness Measurements For Predicting Crack Growth Rates In P91 Steel Components, Ralph Edward Huneycutt Iv

Graduate Theses and Dissertations

There are only few methods available for predicting the age of cracks that are found in high

temperature structural components during service; among the promising ones is the oxide

thickness measurement technique. Oxide thickness profiles are taken from crack surfaces of

components and used for predicting the rates of crack propagation. This technique is particularly

suitable for high temperature components fabricated from ferritic steels commonly used in power

plants that run on fossil fuels. To implement this technique, it is necessary to fully understand the

kinetics of high temperature oxidation in these steels. In this study, the oxidation characteristics

of …

Peridynamic Models For Fatigue And Fracture In Isotropic And In Polycrystalline Materials, Guanfeng Zhang

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

To improve design and reliability, extensive efforts has been devoted to understanding damage and failure of materials and structures using numerical simulation, as a complement of theory and experiment. In this thesis, peridynamics is adopted to study fatigue and dynamic failure problems.

Fatigue is a major failure mode in engineering structures. Predicting fracture/failure under cyclic loading is a challenging problem. Classical model cannot directly be applied to problems with discontinuities. A peridynamic model is adopted in this work because of important advantages of peridynamics in allowing autonomous crack initiation and propagation. A recently proposed peridynamic fatigue crack model is considered …

The Mathematical Theory Of Deformation Arrest In Large-Strain Dynamic Plasticity, Brendan A. Kullback

Mechanical Engineering ETDs

Ductile structural components subjected to explosive loadings exhibit a large range of behaviors. The response of beams, walls, and blast doors is estimated using two methods. The engineering level approaches are highly simplified and neglect much of the relevant physics while the use of finite element or shock-code simulation is expensive and not suited to rapid problem solving and parameter studies. In this dissertation, a medium fidelity reduced order modeling approach has been derived to capture the most relevant physics governing rupture of ductile bodies dynamically deforming in tension.

Solution of the inertially stretching jet is used to reveal the …

Negahban Group Report: Saw-Tooth Shear Response Of Aged Poly(Methyl Methacrylate) (Pmma), Mehrdad Negahban

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Results for isothermal saw-tooth shear loading experiments conducted on annealed and oven-cooled poly(methyl methacrylate) (PMMA) at temperatures between 50^oC and 140^oC. The experiments were conducted 1996.

Professional Development, Outreach, And Technology Awareness With The Mobile Lab, Jeremy Worm

TechTalks

The Mobile Lab is a one of a kind mobile event facility operated by the Advanced Power Systems Research Center (APS LABS). The Mobile Lab travels the country providing hands-on Professional Development short courses, STEM Outreach, and as a venue for increasing awareness of new technologies. The Mobile Lab consists of a classroom, two full-functional powertrain test cells, a fleet of over 25 vehicles, and a chassis dynamometer. The configurability of the Mobile Lab enables support of virtually any technical or non-technical short course or outreach. The Mobile Lab commands attention, generating large crowds at conferences, expos, and community events, …

Model-Driven Design Of Materials, Gregory M. Odegard

TechTalks

Thomas Edison once said “I have not failed. I've just found 10,000 ways that won't work.” The Edisonian approach to materials development has been the gold standard for most of human history. However, advances in computational speeds and modeling techniques over the last couple of decades have enabled new model-driven approaches to materials development, as manifested in the Integrated Computational Materials Engineering (ICME) and Materials Genome Initiative (MGI) efforts. By designing and simulating new materials in a computational environment, we can dramatically cut down on the cost and time associated with the Edisonian approach to material development. At Michigan Tech, …

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

Department of Mechanical and Aerospace Engineering eNewsBrief

No abstract provided.

Formation Of Mound-Like Multiscale Surface Structures On Titanium By Femtosecond Laser Processing, Edwin Peng, Alfred Tsubaki, Craig A. Zuhlke, Ryan Bell, Meiyu Wang, Dennis R. Alexander, George Gogos, Jeffrey E. Shield

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

Surface Functionalization Technique • Femtosecond Laser Surface Processing (FLSP) • Utilize high power, femtosecond (10-15 s) laser pulses • Produce self-organized, multiscale surface micro/nanostructures • Diverse range of applicable substrates: semiconductors, metals, polymers, & composites

Why? • What are the different types of FLSP structures on Ti? • Physical evidence needed for FLSP formation models • Optimize FLSP of Ti for biomedical & other applications

How? • Obtain evidence of mound growth processes by examining underlying microstructure • Utilize dual beam Scanning Electron Microscope-Focused Ion Beam instrument to cross section surface structures & fabricate transmission electron microscopy samples

Persistent Operation Of Mobile Robots, Nina Mahmoudian

TechTalks

Success of numerous unmanned mobile missions in space, air, ground, and water is measured by the ability of the robots to usefully operate for extended time in dynamic and uncertain environments. This talk will provide an overview of the recent progress towards performing autonomous long-term missions. The approach includes task and energy routing scheduling, efficient path planning and coordination, and low-infrastructure platforms. The goal is to provide practical solutions by lowering deployment and operating costs, while also increasing efficiency, endurance and persistence during complex missions like disaster responses and long-term science discoveries.

Doe Apra-E Nextcar Program On Connected And Automated Vehicles In Collaboration With Gm, Jeffrey D. Naber

TechTalks

Within the $3.5M ARPA-e NEXTCAR program, Michigan Tech in collaboration with GM will development and demonstrate on a fleet of eight 2017 Chevrolet Volts and a mobile connected cloud computing center, a Vehicle Dynamics and Powertrain (VD&PT) model-based predictive controller (MPC) encompassing a real-time VD&PT dynamic model leveraging vehicle conductivity (V2X) with real-time traffic modeling and predictive speed horizons and eco-routing. The objective is to achieve a minimum of 20% reduction in energy consumption (electric + fuel) through the first ever real-time implementation and connection of route planning, powertrain energy management MPC algorithms. Connectivity data from vehicles, infrastructure, GPS, traffic …

Preface To Special Topic: A Tribute To John Lumley, Kiran Bhaganagar, Thomas B. Gatski, William K. George

CCPO Publications

This Special Topic Section is dedicated to the life and memory of John Leask Lumley(1930-2015), professor and scientist extraordinaire.

Comment On "Roles Of Bulk Viscosity On Rayleigh-Taylor Instability: Non-Equilibrium Thermodynamics Due To Spatio-Temporal Pressure Fronts" Phys. Fluids 28, 094102 (2016), Robert L. Ash

Mechanical & Aerospace Engineering Faculty Publications

No abstract provided.

Tensile Specimen Punch, John Allen

All Undergraduate Projects

This project comes from a need to have tensile specimens made for the MET 351, Metallurgy/Materials and Processes, and 426, Applied Strengths of Materials, labs. This punch is designed to be used with an arbor press to create the desired tensile specimen shape out of plastic blanks. The initial concept was suggested by Dr. Craig Johnson. The designs went through many changes, for example getting rid of the sides originally proposed to hold the specimen in place, and modifications to other parts to make them more efficient. Additional parts were also added to the design with the help and advice …

Asme Baja Rc Car Drivetrain, Walter Lackey

All Undergraduate Projects

The ASME Baja car is a student built radio controlled car, which will compete with other schools in a variety races. The drivetrain aspect of the car must smoothly transfer power from the motor to the rear wheels of the car. The drivetrain must be designed in collaboration with the other team member’s suspension system to avoid interference. The majority of the parts in the drivetrain are purchased parts intended for various applications. These parts were chosen based on their proximity to the optimal calculated values. Power flows from the electric motor through a single gear reduction, then through a …

Me-Em 2016-17 Annual Report, Department Of Mechanical Engineering-Engineering Mechanics, Michigan Technological University

Department of Mechanical and Aerospace Engineering Annual Reports

Table of Contents

• Undergrad Features
• Graduate Features
• Enrollment & Degrees
• Graduates
• Faculty & Staff
• Department News
• Alumni
• Donors
• Contracts & Grants
• Patents & Publications

Anisotropy Evolution Due To Surface Treatment On 3d-Printed Fused Deposition Modeling (Fdm) Of Acrylonitrile Butadiene Styrene (Abs), Blake E. Lozinski

Honors Undergraduate Theses

Purpose: This paper will present insight to the methodology and results of the experimental characterization of Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) using Fused Deposition Modeling (FDM). The work in this research explored the effects of print orientation, surface treatment, and ultraviolet (UV) light degradation with the utilization of Digital Image Correlation (DIC) on ABS tensile specimens.

Design/methodology: ABS specimens were printed at three build orientations (flat (0 degrees), 45 degrees, and up-right (90 degrees)). Each of these specimens were treated with three different surface treatments including a control (acrylic paint, Cyanoacrylate, and Diglycidyl Bisphenol A) followed by exposure to UV light …

Compact Facility For Testing Steady And Transient Thermal Performance Of Building Walls, Aimee Byrne, Gerard Byrne, Anthony Robinson

Articles

Energy efficiency retrofit of buildings represents a key effort in reducing EU energy demand by 20% by 2020. However, predictions tend to overestimate savings by large percentages. The shortfall in savings can be attributed to incorrect predictive techniques, comfort takeback along with other behavioural and workmanship variables. Common predictive techniques related to heat loss tend to be based on the U-value of the building envelope. This paper presents the design of a more straightforward and compact version of the traditional Hot-Box apparatus (measures U-value) which instead determines the thermal resistance of samples of building envelope. U-value includes the need to …

Investigation Of Electrical Defects Arising From Excessive Sidewall Force And Excessive Tensile Strain On Power Cables, Darren Mcconnon, Joseph Kearney, Tom Looby, James O'Shaughnessy

Conference papers

The study includes a comprehensive review of the existing literature and guidelines regarding the effects of sidewall force and tensile strain on power cables during installation. The most appropriate diagnostic test methods required to analyse these effects are also assessed. The results of tests and analysis of the existing literature are then combined in an attempt to determine a realistic basis for guidelines and recommendations relevant to cable installation forces.

Analytical Strip Method For Thin Cylindrical Shells, John T. Perkins

Theses and Dissertations--Civil Engineering

The Analytical Strip Method (ASM) for the analysis of thin cylindrical shells is presented in this dissertation. The system of three governing differential equations for the cylindrical shell are reduced to a single eighth order partial differential equation (PDE) in terms of a potential function. The PDE is solved as a single series form of the potential function, from which the displacement and force quantities are determined. The solution is applicable to isotropic, generally orthotropic, and laminated shells. Cylinders may have simply supported edges, clamped edges, free edges, or edges supported by isotropic beams. The cylindrical shell can be stiffened …

การจำลองแบบทางพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณของของเหลวที่ไม่ละลายเข้าหากันในเครื่องปฏิกรณ์แบบจุลภาคที่ขยายขนาด, คณิน มงคล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

สำหรับการสกัดด้วยตัวละลายในเครื่องปฏิกรณ์ขนาดจุลภาคนั้น ของเหลวในกระบวนการจะมีคุณสมบัติที่ไม่ละลายเข้าหากันซึ่งจะทำให้เกิดรูปแบบของการไหลที่แตกต่างกันออกไป โดยการไหลแบบ slug นั้นเป็นรูปแบบการไหลที่มักจะพบได้เมื่อเป็นการไหลที่ความเร็วต่ำ ซึ่งการไหลดังกล่าวสามารถรักษารูปแบบการไหลให้คงที่ตลอดความยาวท่อโดยที่มีประสิทธิภาพในการสกัดที่สูงกว่ารูปแบบการไหลแบบอื่นๆ ซึ่งเป็นผลจากการหมุนวนภายในเนื่องจากการเคลื่อนที่ของของเหลวภายใน slug การศึกษาการสกัดด้วยตัวทำละลายด้วยวิธีการดังกล่าวได้รับการยอมรับว่ามีประสิทธิภาพที่สูงเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการอื่นที่มีการใช้งานอยู่ในปัจจุบัน แต่ที่ผ่านมามักเป็นการศึกษาในระดับจุลภาคซึ่งมีผลผลิตโดยรวมน้อย ในงานวิจัยนี้ได้มุ่งไปที่การศึกษาผลเนื่องจากการเพิ่มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อในระดับมิลลิเมตร ที่มีต่อการเปลี่ยนแปลงรูปแบบการหมุนวนภายใน และความดันตกคร่อมภายใน slug โดยทำการศึกษาด้วยการจำลองแบบทางพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณแบบ 2 มิติ ของการไหลผ่านท่อที่มีพื้นที่หน้าตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมที่มีขนาดแตกต่างกันออกไปตั้งแต่ 1-10 มิลลิเมตร ของเหลว 2 ชนิดที่มีคุณสมบัติการไม่ละลายเข้าหากันประกอบด้วยน้ำและเคโรซีนจะถูกป้อนเข้าสู่ท่อที่อยู่ตรงข้ามกันและเกิดการผสมกันที่บริเวณข้อต่อรูปตัว T โดยเปลี่ยนแปลงค่า Weber number ในช่วง 0.002-0.02 ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มขึ้นของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางท่อทำให้เวลาการหมุนวนลดลง 1.39% และความดันตกคร่อม slug ลดลง 85.12% โดยที่มีอัตราการไหลเชิงปริมาตรเพิ่มมากขึ้น อย่างไรก็ตามพบว่ารูปแบบการไหลแบบ slug จะไม่สามารถพบได้อีกต่อไปเมื่อเป็นการไหลในท่อที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 6 มิลลิเมตร

การออกแบบและผลิตเท้าเทียมแบบไดนามิคสำหรับผู้พิการขาขาดในระดับกิจกรรมปานกลาง, ดนุพงษ์ บุตรทองคำ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในปัจจุบัน ประเทศไทยมีผู้พิการขาขาดจำนวนมากและมีแนวโน้มที่จะเพิ่มจำนวนขึ้นอย่างต่อเนื่องในทุกๆ ปี หากแบ่งตามช่วงอายุของผู้พิการจะพบว่ามีผู้พิการขาขาดในกลุ่มวัยรุ่นถึงวัยกลางคนในช่วงอายุ 15 ถึง 44 ปี ประมาณร้อยละ 39 ของผู้พิการขาขาดทั้งหมด ซึ่งมีจำนวนมากกว่าช่วงอายุอื่นๆ ผู้พิการในกลุ่มนี้จะถูกจัดอยู่ในระดับกิจกรรมปานกลางหรือ K2-K3 ซึ่งเท้าข้างที่ยังเหลืออยู่ของผู้พิการในกลุ่มนี้สามารถปลดปล่อยพลังงานในการดีดตัวไปข้างหน้าที่เพียงพอต่อการเดินด้วยความเร็วเท่ากับคนปกติ อีกทั้งยังสามารถเคลื่อนไหวได้ดีทั้งในระนาบด้านหน้าและด้านข้าง จึงสามารถเดินบนพื้นที่มีความขรุขระหรือต่างระดับได้เป็นอย่างดี แต่ทว่าผู้พิการในกลุ่มนี้ยังคงใช้เท้าเทียมที่มีบริจาคในประเทศซึ่งมีข้อเท้าแข็งเกร็ง ไม่สามารถงอและปลดปล่อยพลังงานในการดีดตัวได้เหมือนเท้าคนปกติ งานวิจัยนี้จึงมีเป้าหมายที่จะออกแบบและผลิตเท้าเทียมแบบไดนามิคสำหรับผู้พิการขาขาดในระดับกิจกรรมปานกลาง ซึ่งสามารถเก็บสะสมพลังงานในจังหวะดีดตัวได้อย่างเหมาะสม และเคลื่อนไหวได้ทั้งในระนาบด้านข้างและด้านหน้า โครงสร้างเท้าเทียมถูกออกแบบโดยใช้วิธีการไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อวิเคราะห์การเก็บสะสมพลังงานและการเคลื่อนไหวให้เหมาะสมกับการใช้งานของผู้พิการในระดับกิจกรรมปานกลางและวิเคราะห์ความแข็งแรงตามแนวทางมาตรสากล ISO10328 โดยจะออกแบบให้มีพลังงานที่เก็บสะสมมากกว่าเท้าเทียมในท้องตลาดเล็กน้อยเพื่อให้พลังงานที่ปลดปล่อยสูงกว่าและใกล้เคียงกับคนปกติ ใช้แนวคิดการออกแบบแบบผ่าครึ่งซีกที่ส้นเท้าและเซาะร่องที่ปลายเท้าช่วยให้เคลื่อนไหวได้ในระนาบด้านหน้า โครงสร้างหลักของเท้าเทียมทำจากวัสดุผสมคาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงสูงและน้ำหนักเบา ซึ่งผลิตโดยใช้วิธีการอบขึ้นรูปแบบสุญญากาศที่ควบคุมความดันและอุณหภูมิ เท้าเทียมต้นแบบได้รับการทดสอบการทำงานและทดสอบการเก็บสะสมและปลดปล่อยพลังงานของเท้าเทียมด้วยวิธีการทดสอบทางกล พบว่าสามารถเก็บพลังงานปลดปลอดพลังงานได้ 0.167 และ 0.137 J/kg ตามลำดับและมีมุมงอเท้าในทิศงอลง, งอขึ้น และพลิกด้านข้างของส้นและปลายเท้าเป็นมุม 8.96 องศา,16.98 องศา, 5.72 องศา และ 7.1 องศา ตามลำดับ ซึ่งเหมาะสมกับการใช้งานของผู้พิการขาขาดในระดับกิจกรรมปานกลาง อีกทั้งยังผ่านการทดสอบความแข็งแรงตามแนวทางมาตรฐานสากล ISO 10328:2006

Test Methods For The Fracture And Fatigue Crack Growth Behavior Of Hot Mix Asphalts, Eduardo Garcia

Open Access Theses & Dissertations

The service life and mechanical properties of bituminous mixtures are greatly affected by distress problems such as fracture, thermal cracking, and fatigue cracking of the asphalt layers. The fracture and fatigue crack growth (FCG) behavior of bituminous mixtures are difficult to quantify due to material-, test-, and equipment-related uncertainties. The goal of this study is to introduce a systematic fracture and fatigue crack growth testing approach for hot mix asphalts (HMAs). The objective is to experimentally evaluate the fracture resistance and fracture toughness behavior of a dense-graded HMA material at different temperatures and varying thicknesses. The effect of thickness on …

การออกแบบและผลิตข้อเข่าเทียมระบบไฮดรอลิกที่สามารถงอข้อเข่าได้ในช่วงเท้าสัมผัสพื้น, จิรณัฐ มานุ้ย

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัจจุบันผู้พิการขาขาดเหนือเข่าในประเทศไทยมีจำนวนเพิ่มมากขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับในอดีต ข้อเข่าเทียมจึงกลายมาเป็นอุปกรณ์สำคัญที่จะช่วยให้ผู้พิการมีคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้น เมื่อพิจารณาข้อเข่าเทียมที่อยู่ในท้องตลาดพบว่า ข้อเข่าเทียมระบบไฮดรอลิกเป็นข้อเข่าเทียมที่เหมาะที่สุดสำหรับผู้พิการขาขาดในประเทศไทย อย่างไรก็ตามข้อเข่าเทียมแบบนี้ต้องนำเข้าจากต่างประเทศซึ่งทำให้ผู้พิการเข้าถึงข้อเข่าเทียมนี้ได้ยาก ปัญหาที่พบอีกอย่างคือข้อเข่าเทียมระบบไฮดรอลิกในท้องตลาดมีการงอข้อเข่าในช่วงเท้าสัมผัสพื้นไม่้พียงพอ (0-4 º) งานวิจัยนี้จึงมีเป้าหมายที่จะออกแบบข้อเข่าเทียมระบบไฮดรอลิกที่สามารถงอข้อเข่าได้เหมาะสมที่ความเร็วต่าง ๆ และสามารถงอข้อเข่าในช่วงเท้าสัมผัสพื้นได้ ในการออกแบบเราจะใช้กลไกแบบใหม่ที่สามารถรับข้อมูลการเดิน 2 อย่างในการทำงาน ซึ่งข้อมูลนี้คือแรงปฏิกิริยาจากพื้นในแนวหน้าแข้ง และโมเมนต์รอบแกนหมุนที่ออกแบบ การออกแบบจะเริ่มจากการออกแบบระบบไฮดรอลิกที่ใช้สำหรับปรับมุมงอข่อเข่าช่วงเท้ายกขึ้นจากพื้น จากนั้นจึงออกแบบระบบล็อกข้อเข่าที่ใช้ป้องกันการงอข้อเข่าในช่วงเท้าสัมผัสพื้น หลังจากนั้นจึงตรวจสอบการทำงานด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ และทดสอบความแข็งแรงด้วยระเบียบวิธ๊ FEM ตามแนวทางมาตรฐาน ISO 10328: 2006 สุดท้ายจะทำการผลิตข้อเข่าเทียมขึ้นมาเพื่อทดสอบการใช้งานจริง จากผลการทดสอบพบว่าข้อเข่าเทียมไฮดรอลิกที่ออกแบบสามารถงอข้อเข่าในช่วงเท้าสัมผัสพื้นได้ 5-10 º ซึ่งมากกว่าข้อเข่าเทียมระบบไฮดรอลิกในท้องตลาด และสามารถปรับมุมงอข้อเข่าให้เหมาะสมกับความเร็วที่ใช้เดินได้โดยมีอัตราการเปลี่ยนมุมงอข้อเข่ามากสุดในช่วงเท้ายกขึ้นจากพื้นอยู่ที่ 27.5 º/(m/s) ซึ่งอัตราการเปลี่ยนแปลงนี้มีค่าอยู่ในช่วงที่ข้อเข่าเทียมระบบคอมพิวเตอร์สามารถทำได้ (3.5-28.1 º/(m/s)) นอกจากนี้ข้อเข่าเทียมที่ออกแบบยังมีความแข็งแรงเพียงพอสำหรับผู้พิการที่มีน้ำหนักไม่เกิน 80 kg

การประมาณการสิ้นเปลืองพลังงานเมื่อใช้รถปลั๊กอินไฮบริดแทนรถยนต์ในสภาพการจราจรจริงของกรุงเทพมหานคร, กันต์ ชัยสุวรรณ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ศึกษาถึงการใช้พลังงานของรถปลั๊กอินไฮบริดภายใต้พฤติกรรมการขับขี่ของผู้ใช้รถส่วนบุคคลในสภาพการจราจรจริงของกรุงเทพมหานคร พฤติกรรมการขับขี่ที่ส่งผลต่อการใช้พลังงานคือระยะทางขับขี่และระยะเวลาการจอดที่สอดคล้องกับระยะเวลาที่สามารถชาร์จพลังงานไฟฟ้าเต็มด้วยจุดชาร์จไฟฟ้าแบบต่างๆ บนสมมติฐานที่มีจุดชาร์จรองรับการจอดรถที่มีระยะเวลาสอดคล้องกันดังกล่าว พบว่าหากมีจุดชาร์จไฟฟ้ารองรับมากขึ้นจะสามารถเพิ่มค่า UF ได้ โดยที่ระยะ CD เท่ากับ 20 กม. ค่า UF กรณีที่มีเพียงการชาร์จไฟฟ้าจากที่พักคือ 0.31 หากมีจุดชาร์จไฟฟ้ารองรับตามสำนักงานจะเพิ่มค่า UF เป็น 0.40 หากมีจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะแบบเต้าเสียบทั่วไปครอบคลุมมากขึ้นจะเพิ่มค่า UF เป็น 0.48 และหากมีจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะแบบ Wall box ครอบคลุมมากขึ้นด้วยจะเพิ่มค่า UF เป็น 0.53 ค่า UF จากกรณีที่มีเพียงการติดตั้งจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะแบบเต้าเสียบทั่วไปสู่กรณีที่มีการติดตั้งจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะแบบ Wall box มีค่าสูงขึ้นเพียงเล็กน้อย จึงไม่จำเป็นต้องติดตั้งจุดชาร์จสาธารณะแบบ Wall box ในกรุงเทพมหานคร นอกจากพฤติกรรมการขับขี่ดังกล่าวแล้ว สิ่งที่ส่งผลต่อการใช้พลังงานของรถคือลักษณะเฉพาะของรถและสภาพการจราจรที่จะส่งผลต่อรูปแบบการขับขี่ การศึกษานี้ได้สร้างฐานข้อมูลอัตราการใช้พลังงานในโหมด CD และ CS ของรถปลั๊กอินไฮบริด 2 รุ่นที่ตั้งค่าให้เป็นรถปลั๊กอินไฮบริดประเภท Range-extender โดยใช้แบบจำลองค่ากำลังจำเพาะของยานพาหนะ ผลการสร้างแบบจำลองดังกล่าวพบว่ามีความแม่นยำสูงเมื่อนำไปประมาณการใช้พลังงานจากการขับขี่จริงเทียบกับการวัดและจากวัฏจักรการขับขี่มาตรฐานเทียบกับค่าที่ผู้ผลิตอ้างอิง การใช้พลังงานเฉลี่ยของการขับขี่ในกรุงเทพมหานครในโหมด CD และ CS จะถูกนำมาถ่วงน้ำหนักด้วยค่า UF ได้เป็นการใช้พลังงานเฉลี่ยระหว่าง 2 โหมด ที่จะมีการประหยัดพลังงานเทียบกับรถยนต์มากกว่า 50% หากมีจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะที่ครอบคลุมนอกเหนือจากที่ที่พักและสำนักงาน และหากดำเนินการตามนโยบายของภาครัฐที่ต้องการลดพลังงานจากภาคคมนาคมขนส่งลง 1,123 ktoe ด้วยการแทนที่รถยนต์ในกรุงเทพมหานครด้วยยานยนต์ไฟฟ้า 1.2 ล้านคัน โดยหากแทนที่ด้วยรถปลั๊กอินไฮบริดทั้งหมด ซึ่งมีความเป็นไปได้มากกว่าการแทนที่ด้วยรถไฟฟ้าทั้งหมด จะสามารถลดพลังงานได้ถึง 80% ของเป้าหมายที่ตั้งไว้หากมีจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะที่ครอบคลุม

การศึกษาอิงพารามิเตอร์ของระบบโคเจนเนอเรชันโดยใช้แบบจำลองคณิตศาสตร์, พงศ์ธร บุญฑริกพรพันธุ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้เป็นการศึกษาและออกแบบจำลองระบบโคเจนเนอเรชันเชิงคณิตศาสตร์ จากการออกแบบและวิเคราะห์ผลลัพธ์ ทำให้ทราบผลจากการปรับค่าพารามิเตอร์ในวัฏจักรเบรย์ตันได้แก่ อัตราส่วนความดัน อัตราความร้อนของเชื้อเพลิง ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกคอมเพรสเซอร์ และประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกกังหันแก๊ส ซึ่งผลจากการปรับค่าพารามิเตอร์ต่างๆเมื่อเทียบกับผลที่ได้จากแบบจำลองกรณีฐานของระบบโคเจนเนอเรชันเชิงคณิตศาสตร์นี้ การเพิ่มอัตราส่วนความดัน,การเพิ่มประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกกังหันแก๊ส และการเพิ่มประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของคอมเพรสเซอร์ ทำให้กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้ทั้งหมดเพิ่มขึ้นเพราะทำให้กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้ที่กังหันแก๊สเพิ่มขึ้นมากกว่าการลดลงของกำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จากกังหันไอน้ำ และทำให้ค่า PES เพิ่มขึ้นซึ่งมาจากกำลังไฟฟ้ารวมที่ผลิตได้มีปริมาณมากกว่าปริมาณอัตราความร้อนรวมที่ผลิตได้ แต่ค่าอัตราความร้อนรวมที่ผลิตได้ลดลง เนื่องจากอุณหภูมิแก๊สไอเสียที่ออกจากกังหันแก๊สลดลง ทำให้อุณหภูมิไอน้ำที่ผลิตได้ทั้งที่ความดันสูงและความดันต่ำลดลงส่งผลให้อัตราความร้อนที่ผลิตได้ลดลงทั้งคู่ การเพิ่มอัตราความร้อนของเชื้อเพลิงทำให้กำลังไฟฟ้ารวมที่ผลิตได้,อัตราความร้อนรวมที่ผลิตได้และค่า PES เพิ่มขึ้น เนื่องจากการเพิ่มอัตราความร้อนของเชื้อเพลิงทำให้อุณหภูมิของแบบจำลองนี้สูงขึ้นส่งผลให้กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จากกังหันแก๊สและกังหันไอน้ำเพิ่มขึ้น อัตราความร้อนที่ผลิตได้ที่ความดันสูงและความดันต่ำเพิ่มขึ้น และจากการที่กำลังไฟฟ้ารวมกับอัตราความร้อนรวมที่ผลิตได้เพิ่มขึ้นส่งผลให้ PES เพิ่มขึ้น ผลจากการเปรียบเทียบค่าพารามิเตอร์สี่ตัวกับค่า PES ซึ่งจากการคำนวณปรับพารามิเตอร์เพิ่มขึ้นเป็นร้อยละหนึ่งนั้นทำให้ได้ค่า PES เพิ่มขึ้นจากค่ากรณีฐาน ซึ่งค่าพารามิเตอร์ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกกังหันแก๊สเพิ่มขึ้นทำให้ได้ค่า PES เพิ่มขึ้นมากที่สุดคือ 0.572% ส่วนการปรับอัตราส่วนความดันเพิ่มขึ้นทำให้การเพิ่มขึ้นของค่า PES น้อยที่สุดคือ 0.055%

การพัฒนากลไกข้อเข่าของขาเทียมที่สามารถงอเข่าได้ในช่วงเท้าสัมผัสพื้นขณะเดิน, สันติภาพ เพิงสงเคราะห์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในปัจจุบันกลไกข้อเข่าเทียมที่ผู้พิการในประเทศไทยใช้กันอย่างแพร่หลายคือกลไกหลายแกนหนุนชนิด 4 ข้อต่อ (four-bar linkage) เนื่องจากกลไกดังกล่าวมีเสถียรภาพที่ดีในการเดินแต่ไม่สามารถขอเข้าได้ในช่วงเท้าสัมผัสพื้นขณะเดิน (Stance flexion) ซึ่งการงอเข่าในช่วงเท้าสัมผัสพื้นได้เล็กน้อยในขณะเดินนั้นช่วยให้ผู้พิการลดพลังงานในการเดินเนื่องจากช่วยลดการเคลื่อนที่จุดศูนย์ถ่วงของร่างกายในแนวขึ้นลง โดยกลไกข้อเข่าหลายแกนหมุนที่สามารถงอเข่าได้เล็กน้อยในช่วงเท้าสัมผัสพื้นในท้องตลาดมีกลไกชิ้นส่วนหลักที่มากกว่า 5 ชิ้นขึ้นไป ส่งผลให้ยากในการควบคุมการร่วมศูนย์ในการประกอบ การผลิต และซ่อมบำรุง ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อทำการออกแบบ สร้างและทดสอบกลไกข้อเข่าของขาเทียมที่สามารถงอเข่าได้ในช่วงเท้าสัมผัสพื้นขณะเดิน ซึ่งงานวิจัยนี้ได้ทำการออกแบบโดยใช้กลไกหลักเพียง 2 ชิ้น แล้วสามารถงอได้เหมือนธรรมชาติในช่วงเท้าสัมผัสพื้นขณะเดิน โดยใช้วิธีที่กลไกสามารถหมุนได้ 2 ทิศทาง คือตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกา แต่กลไกเกิดการงอมาทางเดียวกันคือการพองอแบบเข่าคนปกติมาทางด้านหลังลำตัว โดยการออกแบบกลไก four-bar linkage ให้พับงอแต่ละแบบจากการออกแบบจุดหมุน ICZV ของกลไกให้สัมพันธ์กับทิศทางของแรงที่พื้นกระทำกับเท้า จากนั้นทำการแปลงกลไก four-bar linkage ให้เป็นกลไกแบบ Slot จนเหลือกลไกหลักเพียง 2 ชิ้น หลังจากนั้นทำการผลิตและทดสอบเดินจริงด้วยอุปกรณ์จำลองผู้พิการขาขาดสำหรับคนปกติแล้วได้ผลสรุปว่ากลไกสามารถเดินได้และมีมุมงอเข่าที่เหมือนธรรมชาติโดยในจังหวะที่เท้าสัมผัสพื้นมีมุมงอสูงสุดที่ 9.29 องศา โดยออกแบบไว้ที่ 10 องศาและในจังหวะที่ เท้าลอยพ้นพื้นมีมุมงอสูงสุดที่ 60 องศา ด้วยความเร็วในการเดินที่ 0.83 เมตรต่อวินาที แล้วทำการปรับปรุงกลไกเพื่อให้ผ่านการทดสอบความแข็งแรงตามแนวทางมาตรฐาน ISO 10328 โดยทำการเปลี่ยนเพลาจากเพลากลมเป็นเพลาที่สัมผัสไปกับพื้นผิวของร่อง Slot เพื่อลดความเค้นที่เกิดขึ้นบนร่อง Slot หลังจากการทดสอบวิธี Finite elements ด้วยโปรแกรม Ansys พบว่ากลไกดังกล่าวที่ถูกปรับปรุงใหม่สามารผ่านการทอดสอบความแข็งแรงตามแนวทางมาตรฐาน ISO 10328 สำหรับภาระแรงแบบ P4 สำหรับผู้พิการที่มีน้ำหนักน้อยกว่า 80 กิโลกรัมสามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัย

Design And Control Of A 2-Dof Rehabilitation Robot With A Task Defined In A Virtual Environment., Natthapong Angsupasirikul

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This research proposes a novel upper-limb rehabilitation robotic system. Instead of an exoskeleton type, the proposed robot is designed as active 2-DOF end-effector type moving in a horizontal plane, with being compact and easy to use with the harmless image. The rehabilitation robot system consists of a robot, a controller system and a virtual environment (game). The proposed rehabilitation robot system has been evaluated with 2 healthy subjects. The robot system has been evaluated in passive, active non-assist and active intent-based assistive rehabilitation type.