Mechanical Engineering Commons^™

High Temperature Near-Field Nanothermomechanical Rectification, Mahmoud Elzouka, Sidy Ndao

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Limited performance and reliability of electronic devices at extreme temperatures, intensive electromagnetic fields, and radiation found in space exploration missions (i.e., Venus & Jupiter planetary exploration, and heliophysics missions) and earth-based applications requires the development of alternative computing technologies. In the pursuit of alternative technologies, research efforts have looked into developing thermal memory and logic devices that use heat instead of electricity to perform computations. However, most of the proposed technologies operate at room or cryogenic temperatures, due to their dependence on material’s temperature-dependent properties. Here in this research, we show experimentally—for the first time—the use of near-field thermal radiation …

Surface Charge Switchable And Ph-Responsive Chitosan/Polymer Core-Shell Composite Nanoparticles For Drug Delivery Application, W. F. Huang, C. P. Tsui, M. Yang, Linxia Gu

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

The mutually conflicting surface charge requirements for nanoparticles to have long circulation and good cell affinity have made the development of polymer nanoparticles for controlled drug delivery fall into a dilemma. In order to solve this problem, the first attempt has been made in this work to develop vancomycin loaded composite nanoparticles with a novel chitosan core and poly (lactide-co-glycolide) (PLGA) shell structure and with both pH-responsive and surface charge switchable properties. Spherical composite nanoparticles have been successfully fabricated through a modified emulsion-gelation method with a controllable size (316–573 nm), surface charge (–27.6–31.75 mV) and encapsulation efficiency up to 70.8%. …

Molecular Dynamics Simulations Of Heterogeneous Cell Membranes In Response To Uniaxial Membrane Stretches At High Loading Rates, Lili Zhang, Zesheng Zhang, John Jasa, Dongli Li, Robin O. Cleveland, Mehrdad Negahban, Antoine Jérusalem

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

The chemobiomechanical signatures of diseased cells are often distinctively different from that of healthy cells. This mainly arises from cellular structural/compositional alterations induced by disease development or therapeutic molecules. Therapeutic shock waves have the potential to mechanically destroy diseased cells and/or increase cell membrane permeability for drug delivery. However, the biomolecular mechanisms by which shock waves interact with diseased and healthy cellular components remain largely unknown. By integrating atomistic simulations with a novel multiscale numerical framework, this work provides new biomolecular mechanistic perspectives through which many mechanosensitive cellular processes could be quantitatively characterised. Here we examine the biomechanical responses of …

High-Velocity Projectile Impact Induced 9r Phase In Ultrafine-Grained Aluminium, Sichuang Xue, Zhe Fan, Olawale B. Lawal, Ramathasan Thevamaran, Qiang Li, Yue Liu, K. Y. Yu, Jian Wang, Edwin L. Thomas, Haiyan Wang, Xinghang Zhang

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Aluminium typically deforms via full dislocations due to its high stacking fault energy. Twinning in aluminium, although difficult, may occur at low temperature and high strain rate. However, the 9R phase rarely occurs in aluminium simply because of its giant stacking fault energy. Here, by using a laser-induced projectile impact testing technique, we discover a deformation-induced 9R phase with tens of nm in width in ultrafine-grained aluminium with an average grain size of 140 nm, as confirmed by extensive post-impact microscopy analyses. The stability of the 9R phase is related to the existence of sessile Frank loops. Molecular dynamics simulations …

Controllable Energy Absorption Of Double Sided Corrugated Tubes Under Axial Crushing, Hozhabr Mozafari, Shengmao Lin, Linxia Gu

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

To maximize the controllable energy absorption of corrugation troughs as observed in the single sided corrugated (SSC) tube, we proposed and tested a new structure design, i.e., double-sided corrugated (DSC) tube made of Al 6060-T6 aluminum alloy or CF1263 carbon/epoxy composite. Finite element models were developed to test the mechanical advantage of the DSC tube in comparison with both SSC and classical straight (S) tubes under axial crushing. Results have shown that the total absorbed energy of the DSC aluminum tube with 14 corrugations was 330% and 32% higher than that of the SSC tube with 14 corrugations and the …

Novel Polyethylene Fibers Of Very High Thermal Conductivity Enabled By Amorphous Restructuring, Bowen Zhu, Jing Liu, Tianyu Wang, Shah R. Valloppilly, Shen Xu, Xinwei Wang

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

High-thermal-conductivity polymers are very sought after for applications in various thermal management systems. Although improving crystallinity is a common way for increasing the thermal conductivity (k) of polymers, it has very limited capacity when the crystallinity is already high. In this work, by heat-stretching a highly crystalline microfiber, a significant k enhancement is observed. More interestingly, it coincides with a reduction in crystallinity. The sample is a Spectra S-900 ultrahigh-molecular-weight polyethylene (UHMW-PE) microfiber of 92% crystallinity and high degree of orientation. The optimum stretching condition is 131.5 °C, with a strain rate of 0.0129 s−1 to a low strain ratio …

Dislocations Interaction Induced Structural Instability In Intermetallic Al2Cu, Qing Zhou, Jian Wang, Amit Misra, Ping Huang, Fei Wang, Kewei Xu

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Intermetallic precipitates are widely used to tailor mechanical properties of structural alloys but are often destabilized during plastic deformation. Using atomistic simulations, we elucidate structural instability mechanisms of intermetallic precipitates associated with dislocation motion in a model system of Al₂Cu. Interaction of non-coplanar <001> dislocation dipoles during plastic deformation results in anomalous reactions—the creation of vacancies accompanied with climb and collective glide of <001> dislocation associated with the dislocation core change and atomic shuffle—accounting for structural instability in intermetallic Al₂Cu. This process is profound with decreasing separation of non-coplanar dislocations and increasing temperature and is likely to be …

A Rapid And Non-Invasive Method For Measuring The Peak Positive Pressure Of Hifu Fields By A Laser Beam, Hua Wang, Deping Zeng, Ziguang Chen, Zengtao Yang

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Based on the acousto-optic interaction, we propose a laser deflection method for rapidly, non-invasively and quantitatively measuring the peak positive pressure of HIFU fields. In the characterization of HIFU fields, the effect of nonlinear propagation is considered. The relation between the laser deflection length and the peak positive pressure is derived. Then the laser deflection method is assessed by comparing it with the hydrophone method. The experimental results show that the peak positive pressure measured by laser deflection method is little higher than that obtained by the hydrophone, confirming that they are in reasonable agreement. Considering that the peak pressure …

Benchmark Burnishing With Almen Strip For Surface Integrity, Z. Y. Liu, C. H. Fu, M. P. Sealy, Y. Zhao, Y. B. Guo

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Burnishing is a surface treatment process widely used in aerospace, navy and other industries to improve fatigue and corrosion resistance by introducing a compressive residual stress layer. The measurement of residual stress by XRD is expensive, time consuming, and tedious. This work presented a quick method to determine the residual stress by using Almen strips. Inspired by the application of Almen strips in shot peening, deflections of burnished Almen strips under different burnishing conditions were measured. It was found that the deflection of Almen strip reflects the magnitude and penetration depth into subsurface of induced stress. Higher burnishing force, smaller …

Effects Of Aspect Ratio On The Mode Couplings Of Thin-Film Bulk Acoustic Wave Resonators, Nian Li, Zhenghua Qian, Jiashi Yang

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

We studied mode couplings in thin film bulk acoustic wave resonators of a piezoelectric film on a dielectric layer operating with the fundamental thickness-extensional mode. A system of plate equations derived in our previous paper was used which includes the couplings to the unwanted in-plane extension, flexure, fundamental and second-order thickness shear modes. It was shown that the couplings depend strongly on the plate length/thickness ratio. For a relatively clean operating mode with weak couplings to unwanted modes, a series of discrete values of the plate length/thickness ratio should be avoided and these values were determined in the present paper. …

Clustering On Magnesium Surfaces – Formation And Diffusion Energies, Haijian Chu, Hanchen Huang, Jian Wang

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

The formation and diffusion energies of atomic clusters on Mg surfaces determine the surface roughness and formation of faulted structure, which in turn affect the mechanical deformation of Mg. This paper reports first principles density function theory (DFT) based quantum mechanics calculation results of atomic clustering on the low energy surfaces {0001} and {1011}. In parallel, molecular statics calculations serve to test the validity of two interatomic potentials and to extend the scope of the DFT studies. On a {0001} surface, a compact cluster consisting of few than three atoms energetically prefers a facecentered- cubic stacking, to serve as a …

Review Of Sustainability Issues In Non-Traditional Machining Processes, Kamlakar Rajurkar, H. Hadidi, J. Pariti, G. C. Reddy

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Non-traditional machining processes (such as EDM and ECM) provide alternatives or sometimes the only alternative in generating highly complex 3-D features in very difficult-to -machine materials. This paper reviews recently published work on sustainability issues related to these processes. For example in Electrochemical machining (ECM) the effect of sludge generation and selection of dielectric in Electrodischarge machining (EDM) need to be investigated from the sustainability point of view. All processes need to be studied not only for resulting productivity and accuracy but also their environmental impact during product generation and usage. This paper addresses process mechanisms, surface integrity, sensing and …

Accommodation Of The Human Lens Capsule Using A Finite Element Model Based On Nonlinear Regionally Anisotropic Biomembranes, G. David, Ryan M. Pedrigi, J. D. Humphrey

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Accommodation of the eyes, the mechanism that allows humans to focus their vision on near objects, naturally diminishes with age via presbyopia. People who have undergone cataract surgery, using current surgical methods and artificial lens implants, are also left without the ability to accommodate. The process of accommodation is generally well known; however the specific mechanical details have not been adequately explained due to difficulties and consequences of performing in vivo studies. Most studies have modeled the mechanics of accommodation under assumptions of a linearly elastic, isotropic, homogenous lens and lens capsule. Recent experimental and numerical studies showed that the …

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

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Femtosecond laser surface processing (FLSP) can be used to functionalize many surfaces, imparting specialized properties such as increased broadband optical absorption or superhydrophobicity/-hydrophilicity. In this study, the subsurface microstructure of a series of mound-like FLSP structures formed on commercially pure titanium using five combinations of laser fluence and cumulative pulse counts was studied. Using a dual beam Scanning Electron Microscope with a Focused Ion Beam, the subsurface microstructure for each FLSP structure type was revealed by cross-sectioning. The microstructure of the mounds formed using the lowest fluence value consists of the original Ti grains. This is evidence that preferential laser …

Design And Field Testing Of A Combined Flaming And Cultivation Implement For Effective Weed Control, Brian D. Neilson, Chris A. Bruening, Strahinja Stepanovic, Avishek Datta, Stevan Z. Knezevic, George Gogos

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Flaming is a thermal weed control method that uses heat to control weeds within or between crop rows. Mechanical cultivation is another weed control method which undercuts weeds between crop rows, while leaving a strip of weeds within the crop row. A combination flamer/cultivator implement was designed to take advantage of the good qualities of both flaming and cultivation methods to provide a more consistent weed control than using either flaming or mechanical cultivation alone. Flaming hoods were designed in the spring of 2010 and retrofitted on an existing row crop cultivator. The flaming hoods were redesigned in the spring …

Robotic Surgical Devices, Systems, And Related Methods, Shane M. Farritor, Erik Mumm, Philip Chu, Nishant Kumar, Jason Dumpert, Yutaka Tsutano

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

The embodiments disclosed herein relate to various medical device components, including components that can be incorporated into robotic and/or in vivo medical devices. Certain embodiments include various modular medical devices for in vivo medical procedures.

Methods , Systems , And Devices Relating To Surgical End Effectors, Shane M. Farritor, Tom Fredrick, Joe Bartels

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

The embodiments disclosed herein relate to various medical device components, including components that can be incorporated into robotic and/or in vivo medical devices, and more specifically including end effectors that can be incorporated into such devices. Certain end effector embodiments include various vessel cautery devices that have rotational movement as well as cautery and cutting functions while maintaining a relatively compact structure. Other end effector embodiments include various end effector devices that have more than one end effector.

System For Imaging And Measuring Rail Deflection, Shane M. Farritor

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Devices, systems, and methods for imaging and measuring deflections in structures such as railroad rail are disclosed. One exemplary embodiment relates to a vision system having a high-speed, visible-light imaging camera and an evaluation unit configured for analyzing images from the camera to detect geometric variations in the structure. In a second example, additional sensors are used to identify the wheel location(s) in the same reference frame as the mea Surement system. In analyzing structures Such as railroad track rail, the imaging camera can be coupled to a moving rail vehicle and configured for generating images of the rail as …

Effect Of Random Ethylene Comonomer On Relaxation Of Flow-Induced Precursors In Isotactic Polypropylene, Benjamin Schammé, Eric Dargent, Lucia Fernandez-Ballester

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

The effect of comonomer on structure and relaxation of flow-induced precursors was investigated in a series of isotactic polypropylene and random propylene−ethylene copolymers. The polymers were subjected to flow by fiber pulling and allowed to relax above their nominal melting temperature for specific times. The type of morphology developed after cooling revealed whether flow-induced precursors were still present or the melt had fully reequilibrated. Precursors were long-lived and, at fixed temperature, decayed significantly faster with higher ethylene content. The critical time for precursor relaxation followed an Arrhenius-type dependence with temperature. The apparent energy of activation for precursor dissolution decreased with …

Rapidly Solidified Rare-Earth Permanent Magnets: Processing, Properties, And Applications, Shampa Aich, Dillip K. Satapathy, Jeffrey E. Shield

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Rapidly solidified rare-earth-based permanent magnets are considered to have better potential as permanent magnets compared to the conventional bulk materials, which can be attributed to their improved microstructure and better magnetic properties compared to rare-earth magnets synthesized by the conventional (powder metallurgy) routes. The performance (quality) of these magnets depends on the thermodynamics and kinetics of the different processing routes, such as atomization, melt spinning, and melt extraction. Here, we review the various processing routes of rapidly solidified rare-earth permanent magnets and the related properties and applications. In the review, some specific alloy systems, such as Sm–Co-based alloys, Nd–Fe–B, and …

Biodegradable Elastic Nanofibrous Platforms With Integrated Flexible Heaters For On-Demand Drug Delivery, Ali Tamayol, Alireza Hassani Najafabadi, Pooria Mostafalu, Ali K. Yetisen, Mattia Commotto, Musab Aldhahri, Mohamed Shaaban Abdel-Wahab, Zeynab Izadi Najafabadi, Shahrzad Latifi, Mohsen Akbari, Nasim Annabi, Seok Hyun Yun, Adnan Memic, Mehmet R. Dokmeci, Ali Khademhosseini

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Delivery of drugs with controlled temporal profiles is essential for wound treatment and regenerative medicine applications. For example, bacterial infection is a key challenge in the treatment of chronic and deep wounds. Current treatment strategies are based on systemic administration of high doses of antibiotics, which result in side effects and drug resistance. On-demand delivery of drugs with controlled temporal profile is highly desirable. Here, we have developed thermally controllable, antibiotic-releasing nanofibrous sheets. Poly(glycerol sebacate)- poly(caprolactone) (PGS-PCL) blends were electrospun to form elastic polymeric sheets with fiber diameters ranging from 350 to 1100 nm and substrates with a tensile modulus …

Nondestructive Testing System Design For Biological Product Based On Vibration Signal Analysis Of Acceleration Sensor, Xiaohao Li, Tao Shen

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

In order to reduce the disadvantages of current biological product quality testing methods, taking the quality testing in cocoon trade markets as an example, this paper has proposed a quality nondestructive testing method for biological products based on the analysis of vibration signal from acceleration sensors. According to the wavelet transformation analysis on the random vibration signal acquired from the acceleration sensor, the random vibration signal related to the silkworm chrysalis quality has been analyzed and reconstructed; then the characteristic values such as: mean value, variance, mean square root, waveform index, pulse factor, and so on of the quality signal …

Solution Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy On A Nanostructured Diamond Chip, P. Kehayias, A. Jarmola, N. Mosavian, I. Fescenko, F.M. Benito, A. Laraoui, J. Smits, L. Bougas, D. Budker, A. Neumann, S.R.J. Brueck, V.M. Acosta

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Sensors using nitrogen-vacancy centers in diamond are a promising tool for small-volume nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, but the limited sensitivity remains a challenge. Here we show nearly two orders of magnitude improvement in concentration sensitivity over previous nitrogen-vacancy and picoliter NMR studies. We demonstrate NMR spectroscopy of picoliter-volume solutions using a nanostructured diamond chip with dense, high-aspect-ratio nanogratings, enhancing the surface area by 15 times. The nanograting sidewalls are doped with nitrogen-vacancies located a few nanometers from the diamond surface to detect the NMR spectrum of roughly 1 pl of fluid lying within adjacent nanograting grooves. We perform 1H …

Micro/Nanostructures Formation By Femtosecond Laser Surface Processing On Amorphous And Polycrystalline Ni60nb40, Edwin Peng, Alfred Tsubaki, Craig A. Zuhlke, Meiyu Wang, Ryan Bell, Michael J. Lucis, Troy P. Anderson, Dennis R. Alexander, George Gogos, Jeffrey E. Shield

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Femtosecond laser surface processing is a technology that can be used to functionalize many surfaces, imparting specialized properties such as increased broadband optical absorption or superhydrophilicity/superhydrophobicity. In this study, two unique classes of surface structures, below surface growth (BSG) and above surface growth (ASG) mounds, were formed by femtosecond laser surface processing on amorphous and polycrystalline Ni₆₀Nb₄₀ with two different grain sizes. Cross sectional imaging of these mounds revealed thermal evidence of the unique formation processes for each class of surface structure. BSG mounds formed on all three substrates using the same laser parameters had similar surface …

Methods , Systems , And Devices Relating To Robotic Surgical Devices , End Effectors , And Controllers, Shane M. Farritor, Thomas Frederick, Joe Bartels, Eric Markvicka, Jack Mondry

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

The various embodiments disclosed herein relate to improved robotic surgical systems, including robotic surgical devices having improved arm components and/or bio metric sensors, contact detection systems for robotic surgical devices, gross positioning systems and devices for use in robotic surgical systems, and improved external controllers and consoles.

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

Frontal Crash Analysis Of A Conformable Cng Tank Using Finite Element Analysis, Datta Sandesh Manjunath

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

The purpose of this study is to computationally model and analyze a Conformable Compressed Natural Gas (CNG) fuel tank for frontal crashes using Finite Element Analysis. Researchers have developed a CNG fuel tank, which is conformable, non-conventional and non-cylindrical. This tank increases cost efficiency, volumetric efficiency and cargo efficiency in CNG vehicle applications. A lightweight pickup truck (2015 Chevrolet Silverado) has been used to integrate the CNG tanks and field-testing has been conducted to demonstrate the application.

The report mainly focuses on the effective finite element modeling of the chassis, brackets and tanks using HYPERMESH and RADIOSS. The frontal crash …