Mechanical Engineering Commons^™

H.F. Hauff Electric Pruner Drive Train, Grady Graff

All Undergraduate Projects

The H.F. Hauff Company invests a large amount of money in developing a quality pruner used in everyday agriculture. Modern electric pruners tend to be expensive while manual tree pruning is very physically demanding. A battery assisted pruner that is light-weight, ergonomic, inexpensive to build and powerful enough to cut branches that a nominal apple tree would possess is the direct affiliation that H.F. Hauff devotes its funding too. A team of engineering students from Central Washington University developed a product with consideration to each of these circumstances. Since hand drills have proven to be user friendly and of abundance …

Exercise Machine Generator, Duane Harbick

All Undergraduate Projects

Exercise “spinning bikes” and bicycle training stands are common ways to maintain fitness and train for cycling. This exercise necessitates the user putting work into the machine by means of pedaling. In many instances the work put into exercise bikes and training stands is not taken advantage of. The objective of this project is an attempt to make use of some of the energy that a person would usually expend during exercise by building a generator that interfaces with multiple spinning bikes and training stands. It uses a synchronous pulley system to interface with the exercise machine and spin a …

Cassette Lockring Removal Tool, Kyle Wright

All Undergraduate Projects

Removal of a bicycle cassette requires additional tools to hold the cassette in place while loosening the cassette lockring. Typically a tool called a chain whip is used to stabilize the cassette, but is difficult to quickly and correctly apply to the cassette. Due to the need for an additional tool to hold the cassette, the user is faced with utilizing both hands while still needing to somehow hold the wheel in place. The lockring is torqued relatively tight and the overall combination of force, ergonomics, and number of tools required makes the task difficult to perform quickly. The objective …

Equibiaxial Flexural Strength Testing Of Advance Ceramics, Ryan T. Jordan

Honors Undergraduate Theses

Ceramics are very important materials with many unique properties used in numerous industrial applications. Ceramics could be very hard and very strong in comparison to metals; however, they are very brittle, thus they are prone to instantaneous and catastrophic failure. Therefore, their reliability is compromised and it is very important to have advanced techniques that allow evaluating their mechanical behavior in many unusual stress states. One of such testing methods is biaxial strength method, that allows to measure properties not only unidirectional, but also in a biaxial way. The research work for this thesis will be built on design and …

Raman Spectroscopy Of The Skeleton Of The Coral Acropora Cervicornis, Zachary C. Shepard

Honors Undergraduate Theses

Coral reefs are an important element of marine ecosystem that are critical to maintain a healthy environment. Unfortunately, in recent years coral reefs are doing poorly and many in parts of the ocean are simply dying. Therefore, study of coral’s structural response to external loads could answer what will happen with their structures, while they exhibit different types of loading. Therefore, the proposition of using in-situ micro-Raman spectroscopy to study skeletons of Acropora cervicornis was used. Coral skeleton samples I subjected to mechanical loading studied their vibrational properties by exciting the material with 532nm visible light. A uniaxial compressive load …

Mimicking Blood Rheology For More Accurate Modeling In Benchtop Research, Lindsey Webb

Honors Undergraduate Theses

To confirm computer simulations and Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis, benchtop experiments are needed with a fluid that mimics blood and its viscoelastic properties. Blood is challenging to use as a working fluid in a laboratory setting because of health and safety concerns. Therefore, a blood analogue is necessary to perform benchtop experiments. Viscosity is an important property of fluids for modeling and experiments. Blood is a shear thinning fluid, so it has a decreasing viscosity with higher shear rates. This project seeks to create a blood mimicking fluid for benchtop laboratory use. Numerous fluids with different combinations of water, …

Design And Analysis Of A 3d-Printed, Thermoplastic Elastomer (Tpe) Spring Element For Use In Corrective Hand Orthotics, Kevin Thomas Richardson

Theses and Dissertations--Mechanical and Aerospace Engineering

This thesis proposes an algorithm that determine the geometry of 3D-printed, custom-designed spring element bands made of thermoplastic elastomer (TPE) for use in a wearable orthotic device to aid in the physical therapy of a human hand exhibiting spasticity after stroke. Each finger of the hand is modeled as a mechanical system consisting of a triple-rod pendulum with nonlinear stiffness at each joint and forces applied at the attachment point of each flexor muscle. The system is assumed quasi-static, which leads to a torque balance between the flexor tendons in the hand, joint stiffness and the design force applied to …

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

Garbage Disposal, Madison Popa, Tyler Miller, Mitchell Wheeler, Johnathon Klebe

Williams Honors College, Honors Research Projects

The purpose of this report is to outline a new design for a sink garbage disposal system. The goal of this design is to develop a garbage disposal that could be made for less money, which would turn into a cost savings for the consumer and would lead to an increase in the amount of garbage disposal systems being used throughout the world. This allows the garbage disposal system to be marketed to different parts of the world that currently can’t afford the systems available on the market.

The increased use of garbage disposals, help reduce the amount of organic …

Human Powered Vehicle Design Team: Speed Variable Steering Stabilizer, Eric Miller, Matt Kraml

Williams Honors College, Honors Research Projects

The Human Powered Vehicle Competition (HPVC) is held annually by ASME at a few locations. The University of Akron has competed in the ASME-East and ASME-West competitions over the past handful of years against universities from all over the world. Objectives of each team for the competition are three-fold: vehicle design, racing performance, and innovation. Our senior design project involved working on the innovation concept for ASME-East 2018 held at Penn State University during the weekend of 4/13. Speed variable steering was decided upon by the entire HPVC team early in the design process as the innovation choice for this …

Modeling And Analysis For Driveline Jerk Control, Prince Lakhani

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

In modern-day automotive industry, automotive manufacturers pay keen attention to driver’s safety and comfort by ensuring good vehicle drivability, feel of acceleration, limiting jerk and noise. The vehicle driveline plays a critical role to meet these criteria. By using high-fidelity simulation tool such as AMESim®, it is now possible to accurately model the vehicle driveline to be tested for different scenarios. With Simulink®, one can develop an efficient torque-based control system to limit the driveline oscillations and the generated noise. So, a joint simulation is used which provides a platform to evaluate the estimators and control system while considering the …

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 …

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

Design, Manufacture, And Structural Dynamic Analysis Of A Biomimetic Insect-Sized Wing For Micro Air Vehicles, Jose Enrique Rubio

LSU New Orleans Theses and Dissertations

The exceptional flying characteristics of airborne insects motivates the design of biomimetic wing structures that can exhibit a similar structural dynamic behavior. For this purpose, this investigation describes a method for both manufacturing a biomimetic insect-sized wing using the photolithography technique and analyzing its structural dynamic response. The geometry of a crane fly forewing (family Tipulidae) is acquired using a micro-computed tomography scanner. A computer-aided design model is generated from the measurements of the reconstructed scanned model of the insect wing to design the photomasks of the membrane and the venation network required for the photolithography procedure. A composite …

Micro-Architectured Metamaterials: Design And Analysis, Li Ai

Mechanical Engineering Research Theses and Dissertations

Metamaterials are engineered materials with unusual properties deriving mainly from their micro-architectures rather than composition. They have attracted increasing attention owing to their tailorable multi-functional properties that cannot be exhibited by naturally-occurring or traditionally-manufactured materials. Materials with a negative Poisson’s ratio (PR) and materials with a non-positive coefficient of thermal expansion (CTE) are examples of mechanical metamaterials. In this dissertation, metamaterials with negative Poisson’s ratios and negative coefficients of thermal expansion are designed using both heuristic approaches and topology optimization methods.

Firstly, based on a star-shaped re-entrant structure, three two-dimensional (2-D) periodic cellular materials are developed, which can be tailored …

Boat-Lift Design And Analysis, Nathan Schick

Honors Theses

A current in production 6000 lb. rated boat-lift is being sold at “Great Lake Lifts”. The lift was tested experimentally and proved to hold at least 8000 lb. The design team successfully modeled the current lift on Ansys to help the customer understand where the weakest points in the design were. Following the creation of the initial lift design, the design team proposed and tested modifications that could be made in order to make the lift more structurally sound. The initial lift had a maximum deflection of 0.43846 inches, a maximum stress of 15880 psi, and a safety factor of …

Usa Boccia Ball Ramp For Athletes With Quadriplegia, Alissa A. Koukourikos, Matthew Lee, Nathan Bernards

Mechanical Engineering

In this report, the design process in creating an assistive device for Boccia Classification 3 (BC3) players is outlined. The initial research steps, including research into the rules of the game, capabilities of the players, and existing products is documented to show where ideas for the product stemmed from. This transitions into requirements that the sponsor requested, and preliminary designs and ideas for the product. Finally, this report explains the details of the final design, which has been analyzed for safety, ease of use, and ability to function under different conditions. The processes of manufacturing and testing will also be …

Dyno-Mite Redesign, Brandon Joseph Miller, Daniel Robert Hoffman, Richard Demedici Young

Mechanical Engineering

The Cal Poly Mechanical Control Systems Laboratory currently employs an outdated device, known as the Motomatic, to teach students about various motor characteristics and control methods. These include open-loop vs. closed-loop control, speed vs. position control, and DC motor response curves. The current device does not function properly and produces unreliable data due to overwhelming non-linear effects such as stiction and shaft misalignment. Our team was tasked with designing a replacement device that retains many of the same educational goals as the original lab procedure, while also adding new educational goals pertaining to the device system dynamics. The new apparatus, …

Rogue Rotary - Modular Robotic Rotary Joint Design, Sean Wesley Murphy, Tyler David Riessen, Jacob Mark Triplett

Mechanical Engineering

This paper describes the design process from ideation to test validation for a singular robotic joint to be configured into a myriad of system level of robots.

Multiple Consecutive Recapture Of Rigid Nanoparticles Using A Solid-State Nanopore Sensor, Jungsoo Lee

Mechanical Engineering Research Theses and Dissertations

Solid‐state nanopore sensors have been used to measure the size of a nanoparticle by applying a resistive pulse sensing technique. Previously, the size distribution of the population pool could be investigated utilizing data from a single translocation, however, the accuracy of the distribution is limited due to the lack of repeated data. In this study, we characterized polystyrene nanobeads utilizing single particle recapture techniques, which provide a better statistical estimate of the size distribution than that of single sampling techniques. The pulses and translocation times of two different sized nanobeads (80 nm and 125 nm in diameter) were acquired repeatedly …

Advanced Multi-Speed Transmissions And Their Effect On Fuel Economy, Durability And Reliability, Sean Boyle

ASA Multidisciplinary Research Symposium

In a challenge to meet the high corporate average fuel economy (CAFE), manufacturers are using transmissions with 8, 9, and 10 speeds. This oral presentation addresses vehicle fuel economy impact with advanced multi-speed transmissions and also forecasts the reliability and durability when compared to a conventional 5 and 6-speed transmission.

Medium Duty Gas-Turbine Engine Blade Removal Tool, Elliott James Greb, Jacob Thomas Syage, Kellen Thomas Field

Mechanical Engineering

Solar Turbines Incorporated sponsored a team of three Cal Poly Undergraduate Mechanical Engineering students to design, manufacture, prototype, and test a tool for the removal of turbine blades from their respective disk assembly without damaging the disk itself. The tool was developed for Solar’s industrial gas turbine engines. The tool complies with all OSHA and Solar Turbines safety and engineering constraints, and was designed for use in a shop facility. The tool was made adaptable for geometric variances in multiple turbine rotor disk stages, and requires no more than one technician to operate using a maximum of two shop resources. …