Mechanical Engineering Commons^™

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.

Design And Development Of An Assistive Hand Device For Enhancing Compatibility And Comfortability, Siwakorn Toochinda

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Currently, there are plenty of hand exoskeletons for rehabilitation and assistive purpose that have been developed. They have been designed for working with patient's limbs and can be used for hand positioning and executing task which help reduce therapist's workload and gives them an alternative way to rehabilitate patients. However, there are some patients with permanent impairment which cannot improve from rehabilitation further. Thus, portable assistive devices could greatly help them performing simple activities of daily living (ADL), but such device has not been fully explored yet, the present design of tendon routing cannot closely replicate finger orientation and motion …

แบบจำลองเชิงประจักษ์ขนาดความหนาของฟิล์มของเหลวของการไหลแบบวงแหวนระหว่างแก็สและของเหลวในท่อแนวดิ่ง, เนตรชนก เทียบสี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This thesis establish a database of experimental results of liquid film thickness in vertical annular flow. A total of 8 experimental results were collected from different experimental groups, which measured the liquid film thickness covering the conditions of annular flow. And propose a mathematical model to predict the liquid film thickness in the vertical annular flow. Annular flow is described as high velocity of gas flow in pipe center and liquid is flowing low velocity around pipe wall. When the velocity of gas is very high, interfacial shear stress increases and shear the surface of fluid drops into gas core …

การวิเคราะห์ความเค้นของฟันที่มีการอุดหรือการครอบโดยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์, กันยวันต์ ตวงวิไล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอการสร้างแบบจำลองโครงสร้างฟันดีและแบบจำลองฟันที่ผ่านการรักษาคลองรากฟันแล้วบูรณะด้วยการอุดและการครอบฟัน โดยสร้างแบบจำลองมาจากการสแกนฟันด้วยวิธีภาพถ่ายคอมพิวเตอร์ (CT scan) แล้วนำไฟล์สแกนมาปรับเปลี่ยนให้อยู่ในรูปแบบของแข็งก่อนที่จะนำไปวิเคราะห์หาความเค้นของฟันด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ การศึกษาในวิทยานิพนธ์ฉบับนี้แบ่งออกเป็น 3 ส่วนดังต่อไปนี้ การศึกษาที่หนึ่งเป็นการศึกษาแบบจำลองเอ็นยึดปริทันต์ โดยศึกษาผลของการมีและไม่มีชั้นเอ็นยึดปริทันต์ในแบบจำลอง จากการศึกษาพบว่าควรมีการรวมชั้นเอ็นยึดปริทันต์ไว้ในแบบจำลองเพื่อให้ได้ผลการจำลองที่แม่นยำขึ้น การศึกษาที่สองเป็นการศึกษาความเค้นในฟันที่ผ่านการรักษาคลองรากฟันแล้วบูรณะด้วยการอุดของแบบจำลองของฟันกรามน้อยส่วนล่างของฟันแท้ ซึ่งเปรียบเทียบเทคนิคในการอุดที่ต่างกันและวัสดุที่ใช้อุดฟัน 2 ชนิดที่ต่างกันคือ อะมัลกัม (amalgam) และ มัลติคอร์ (multicore) พบว่าความเค้นในตัวฟันและในวัสดุอุดที่เป็นอะมัลกัมมีค่าสูงกว่าแบบจำลองอื่น ๆ และแบบจำลองที่มีเดือยฟันมีความเค้นต่ำกว่าแบบจำลองอื่น ๆ การศึกษาสุดท้ายเป็นแบบจำลองการครอบฟันของฟันกรามส่วนล่างของฟันน้ำนมที่มีการสร้างแกนฟันด้วยวัสดุต่างกัน จากการศึกษาพบว่าแบบจำลองที่มีแกนฟันเป็นกลาสไอโอโนเมอร์ซีเมนต์ (Glass ionomer cement: GIC) มีความเค้นสูงกว่าแบบจำลองที่มีแกนฟันเป็นมัลติคอร์ การศึกษานี้เป็นข้อมูลเบื้องต้นในการศึกษาโดยการทดลองทางด้านทันตกรรม การเลือกรูปแบบและวัสดุในการบูรณะ และช่วยในการพัฒนาการบูรณะฟันโดยการอุดและการครอบฟันต่อไป

การประดิษฐ์และการประเมินเอลิเมนต์เมทริกซ์รูปแบบปิดของเอลิเมนต์สี่เหลี่ยมสี่จุดต่อสำหรับปัญหาความเค้นเนื่องจากความร้อน, เบญจาภา ยนต์สกุล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การประดิษฐ์สมการไฟไนต์เอลิเมนต์สำหรับเอลิเมนต์สี่เหลี่ยมใด ๆ สี่จุดต่อในอดีตนั้นมีความยุ่งยากมากเนื่องจากไม่สามารถหาสมการรูปแบบปิดของการอินทิเกรตได้เหมือนกับในกรณีของเอลิเมนต์สามเหลี่ยมสามจุดต่อ ดังนั้นเทคนิคการอินทิเกรตเชิงตัวเลขจึงถูกนำมาใช้เพื่อหาผลของการอินทิเกรตโดยประมาณ และเทคนิคที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดวิธีหนึ่งก็คือวิธีของเกาส์-เลอจองด์ ผลลัพธ์ที่ได้แม้จะเป็นผลเฉลยโดยประมาณแต่ก็สามารถเพิ่มความถูกต้องให้มากขึ้นได้ด้วยการเพิ่มจำนวนจุดเกาส์ในการอินทิเกรต แต่อย่างไรก็ดีการเพิ่มจำนวนจุดเกาส์ทำให้ใช้เวลาในการคำนวณเพิ่มขึ้นอย่างมากด้วยเช่นกัน ในวิทยานิพนธ์นี้จึงนำเสนอวิธีการหาสมการไฟไนต์เอลิเมนต์รูปแบบปิดของเอลิเมนต์สี่เหลี่ยมใด ๆ สี่จุดต่อสำหรับปัญหาความเค้นเนื่องจากความร้อน โดยการใช้โปรแกรมคณิตศาสตร์สัญลักษณ์หรือก็คือโปรแกรมแมทมาทิกา (Mathematica) ร่วมกับการจัดรูปสมการด้วยตนเอง ผลการประดิษฐ์สมการรูปแบบปิดนั้นสามารถจัดรูปออกมาได้สี่กลุ่มตามรูปร่างของเอลิเมนต์ ซึ่งการจัดกลุ่มนี้ทำให้การคำนวณมีประสิทธิภาพเพิ่มมากขึ้น โดยผลลัพธ์ของเอลิเมนต์เมทริกซ์รูปแบบปิดที่ประดิษฐ์ขึ้นมานี้สามารถนำไปใช้ในการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ได้โดยตรง จากนั้นคอมพิวเตอร์โปรแกรมที่ประดิษฐ์ขึ้นถูกนำไปตรวจสอบความถูกต้องและเวลาที่ใช้ในการคำนวณกับปัญหาทดสอบเอลิเมนต์เดี่ยว และปัญหาที่มีและไม่มีผลเฉลยแม่งตรง ตามลำดับ ผลการคำนวณพบว่าวิธีรูปแบบปิดให้ผลลัพธ์ที่มีความแม่นยำสูงเทียบได้กับการอินเทรทด้วยวิธีเกาส์-เลอจองด์ที่ใช้จำนวนจุดเกาส์ 8x8 จุด ยิ่งไปกว่านั้นวิธีการที่นำเสนอในวิทยานิพนธ์นี้ยังใช้เวลาในการคำนวณน้อยกว่าวิธีเกาส์-เลอจองด์ด้วย

การออกแบบชุดใบจักรหมุนทวนตรงข้ามที่เหมาะสมโดยคำนึงถึงการลดขนาดของของไหลที่ไหลผ่านใบจักรด้วยวิธีแคลคูลัสของการแปรผัน, ณัฏฐนันท์ ทรัพย์สามารถ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์นี้ได้แสดงการคำนวณหารูปร่างชุดใบจักรหมุนทวนตรงข้ามโดยใช้ทฤษฎี lifting line และวิธีแคลคูลัสของการแปรผันเพื่อหาลักษณะชุดใบจักรหมุนทวนตรงข้ามที่เหมาะสมภายใต้สภาวะการทำงานที่กำหนด ชุดใบจักรหมุนทวนตรงข้ามจะถูกคำนวณภายใต้เงื่อนไขที่ไม่มีวัตถุใดมาขวางกั้นและของไหลที่ไหลเข้าชุดใบจักรหมุนทวนตรงข้ามจะมีทิศทางความเร็วเฉพาะตามแนวแกนหมุนของชุดใบจักรและมีขนาดเท่ากันตลอดพื้นที่หน้าตัด นอกจากนี้ยังได้รวมเอาผลกระทบเนื่องจากการลดขนาดของของไหลที่ไหลผ่านใบจักรเข้ามารวมไว้ในการคำนวณด้วย เพื่อกำหนดขนาดใบจักรใบหลังให้พอดีกับขนาดพื้นที่หน้าตัดของของไหลที่ลดลงและได้ใช้ประโยชน์ความเร็วของของไหลในทิศทางตามแนวเส้นสัมผัสที่ไหลออกจากใบจักรใบหน้าเพื่อสร้างแรงผลัก ผลการคำนวณจะถูกแปลงเป็นรูปร่างใบจักรในสามมิติและนำมาทดสอบผลด้วยวิธีพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณหรือ CFD ซึ่งจากการวิเคราะห์ผลลัพธ์ที่ได้แสดงให้เห็นว่าผลลัพธ์จากการคำนวณควรมีการปรับค่าความเร็วของของไหลที่ปรากฎบนใบจักรแต่ละใบ เนื่องจากความเร็วของไหลที่ไหลเข้าชุดใบจักรหมุนทวนตรงข้ามจะถูกเหนี่ยวนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงก่อนถึงใบจักรใบหน้า และเกิดการไหลแบบปั่นป่วนระหว่างใบจักรใบหน้าและใบหลัง ตัวประกอบการคูณความเร็วของของไหลที่ไหลเข้าใบจักรแต่ละใบจึงถูกกำหนดขึ้นและนำมาปรับใช้ในการคำนวณ ผลจากการทดลองปรับเปลี่ยนและทดสอบผลด้วย CFD ทำให้ได้ค่าตัวประกอบการคูณความเร็วของของไหลที่เหมาะสมซึ่งสามารถสรุปอยู่ในรูปแบบสมการที่ขึ้นกับตัวแปร advance ratio และสัมประสิทธิ์แรงผลัก ตัวประกอบการคูณความเร็วของของไหลที่สรุปได้นี้ทำให้ผลลัพธ์จากการคำนวณและผลลัพธ์ที่ได้จาก CFD มีความสอดคล้องกัน

การพัฒนาเบ้าข้อสะโพกเทียมแบบโททัลฮิปสำหรับคนไทย, ธนชาติ ธนากรพิพัฒนกุล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัจจุบันสังคมไทยกำลังก้าวเข้าสู่สังคมผู้สูงอายุ ซึ่งสิ่งที่พบตามมามากขึ้นคือการป่วยจากการเสื่อมสภาพของร่างกาย ซึ่งพบว่าอาการปวดข้อสะโพกจากการเสื่อมที่ข้อสะโพกเป็นอาการที่พบมาก วิธีการรักษาให้หายขาดจะต้องเปลี่ยนข้อสะโพกเทียมแต่เพราะราคาที่สูงอันเนื่องมาจากการนำเข้าจากต่างประเทศ (200,000-600,000 บาทต่อข้าง) คนไทยส่วนใหญ่จึงไม่สามารถเข้าถึงได้ งานวิจัยนี้จึงมีจุดประสงค์เพื่อพัฒนาสะโพกเทียมแบบโททัลฮิปที่มีขนาดเหมาะสมกับกายวิภาคคนไทย และมีความแข็งแรงไม่ด้อยกว่าท้องตลาด เพื่อต่อยอดในอนาคตให้คนไทยผู้มีรายได้น้อยมีโอกาสเข้าถึงได้ โดยออกแบบคอนเนคเตอร์เพื่อปรับระยะคอสะโพกได้ที่ 30-56 มิลลิเมตร หัวสะโพกขนาด 36-52 มิลลิเมตรเพื่อใช้ในสะโพกเทียมแบบ unipolar และเบ้าสะโพกขนาด 40-56 มิลลิเมตร ซึ่งมีขนาดครอบคลุมกายวิภาคคนไทย โดยทดสอบความแข็งแรงเบื้องต้นตามมาตรฐานด้วยวิธีการทางไฟไนต์เอลิเมนต์ก่อนทำการผลิตจริงด้วยเครื่องกลึงซีเอ็นซี โดยทำการผลิตให้ได้ตามมาตรฐาน (ASTM F2033) โดยที่หัวสะโพกมีความหยาบผิวต่ำกว่า 50 นาโนเมตร เบ้าพลาสติก liner มีความหยาบผิวต่ำกว่า 2 ไมโครเมตร และเมื่อทดสอบข้อสะโพกทั้งหมดในชุดทดสอบตามแนวทางมาตรฐานด้านความล้าและการดึงหัวสะโพกออกจากคอสะโพกพบว่าผ่านการทดสอบทั้งหมด (ISO 7206-4, ISO 7206-6 และ ISO 7206-10) และ ออกแบบผลิตและทดสอบระบบความแข็งแรงของระบบล็อคภายในเบ้าสะโพกตามมาตรฐานเพื่อเปรียบเทียบกับท้องตลาด (ASTM 1820-98) พบว่าระบบล็อคที่ออกแบบทนแรงได้ไม่ด้อยกว่าท้องตลาดที่ 1,251 นิวตัน (ท้องตลาด 440-3,100 นิวตัน) และนำเบ้าสะโพกไปทดสอบความแข็งและการใช้ตามแบบธรรมชาติด้วยเครื่องทดสอบตามมาตรฐาน ASTM F2582 พบว่าหลังการทนสอบจนครบ 1,000,000 รอบ ระบบล็อคไม่เกิดการพังตัวซึ่งเป็นการยืนยันว่าระบบล็อคมีความแข็งแรงเพียงพอ

การวิเคราะห์ความไม่แน่นอนของการติดตามความยาวรอยร้าวด้วยวิธีคอมพลายแอนซ์, กิตติภณ รุ่งวชิรา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้นำเสนอขั้นตอนการคำนวณความไม่แน่นอนของความยาวรอยร้าวที่คำนวณจากคอมพลายแอนซ์ (Ua) (การคำนวณคอมพลายแอนซ์ (C) ใช้วิธีที่มาตรฐาน ASTM E647 แนะนำ) และศึกษาผลของปัจจัยต่าง ๆ จากสภาวะทดสอบ 1) รูปร่างคลื่น (Wave shape) 2) ภาระสูงสุด 3) อัตราส่วนภาระ (R ratio) 4) ความยาวรอยร้าว 5) ความถี่ภาระ (Load frequency) 6) Sampling rate 7) จำนวนข้อมูลต่อรอบ (Number of data per cycle) 8) เปอร์เซ็นต์ของจำนวนข้อมูลช่วงปลดภาระนับจากตำแหน่งภาระสูงสุด (%Unload) 9) จำนวนรอบที่เก็บข้อมูลต่อเนื่อง 10) นิยามของความยาวรอยร้าวที่วัดจากขอบหน้ารอยร้าวเริ่มต้น (as0) ต่อ Ua นอกจากนี้จะศึกษาความสอดคล้องระหว่างความยาวรอยร้าวที่วัดจากขอบหน้ารอยร้าว (as) นิยามต่าง ๆ กับความยาวรอยร้าวที่คำนวณจากคอมพลายแอนซ์ (a) การนำเสนอขั้นตอนการคำนวณ Ua จะศึกษาขั้นตอนการคำนวณความไม่แน่นอนของปริมาณทั่วไป จากนั้นนำมาประยุกต์กับ a โดยพบว่าการคำนวณ Ua จะต้องมีข้อมูล 3 อย่างคือ ค่าเฉลี่ยและความไม่แน่นอนของปริมาณที่ใช้คำนวณ a (ความกว้างชิ้นทดสอบ, as0 และ C) และสมการลดข้อมูล (Data reduction equation) ที่ใช้คำนวณ a จากนั้นนำข้อมูลทั้งสามไปคำนวณ Ua ด้วยวิธีอนุกรมเทย์เลอร์ การศึกษาผลของปัจจัยต่าง ๆ ต่อ Ua จะให้ภาระล้าแก่ชิ้นทดสอบที่สภาวะทดสอบต่าง ๆ ในข้างต้น แล้วเก็บข้อมูล ความเครียดที่ตำแหน่งกึ่งกลางด้านหลังชิ้นทดสอบ (Back-face strain, BFS), ระยะอ้าปากรอยร้าว (Crack mouth opening displacement, CMOD) และภาระ เพื่อคำนวณ C จากนั้นหาความไม่แน่นอน …

การประเมินปริมาณพลังงานที่ลดลงเมื่อนำรถยนต์ไฟฟ้ามาใช้ทดแทนในพื้นที่กรุงเทพมหานคร, ภูดิศ จตุสิทธางกูรณ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

มาตรการอนุรักษ์พลังงาน 20 ปี (EEP2015) ได้กำหนดเป้าหมายในการลดความเข้มการใช้พลังงานลง 25% ในปี พ.ศ.2573 เทียบกับปี 2548 สำหรับสาขาเศรษฐกิจที่กำหนดเป้าหมายไว้สูงสุดคือ ภาคการขนส่งคิดเป็น 46% ของเป้าหมายทั้งหมด หนึ่งในมาตรการอนุรักษ์พลังงานภาคการขนส่งคือ การใช้รถยนต์ไฟฟ้าทดแทนรถยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายในที่ตั้งเป้าหมายลดพลังงานลง 1,123 ktoe งานวิจัยนี้ศึกษาแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงไปของปริมาณพลังงานเมื่อมีการใช้รถยนต์ไฟฟ้าทดแทนรถยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายใน ในพื้นที่กรุงเทพมหานคร จำนวน 1.2 ล้านคัน ตามแผนขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้า พ.ศ.2558-2573 ด้วยการใช้แบบจำลองค่ากำลังจำเพาะของยานยนต์และการศึกษาพฤติกรรมการขับขี่ของรถยนต์ที่ใช้งานจริงในกรุงเทพมหานคร ทั้งนี้วิธีการศึกษาทำให้ได้ฐานข้อมูลพฤติกรรมการขับขี่ในเชิงอัตราการใช้พลังงานที่วิเคราะห์ข้อมูลจากการขับขี่จริงของรถยนต์ที่ใช้ในกรุงเทพมหานคร ครอบคลุมช่วงความเร็วในการขับขี่, ประเภทถนน และระยะทางของถนน มากกว่า 65.98% ในกรุงเทพมหานคร ฐานข้อมูลดังกล่าวได้ถูกนำมาพัฒนาเป็นแบบจำลองเพื่อวิเคราะห์อัตราการใช้พลังงานของเมือง และวิเคราะห์ปริมาณพลังงานเมื่อสถานการณ์เปลี่ยนแปลงไป สำหรับผลของปริมาณพลังงานที่เปลี่ยนแปลงไปเมื่อดำเนินการตามแผน EEP2015 บนสมมุติฐานสภาพจราจรและประสิทธิภาพเครื่องยนต์ไม่เปลี่ยนแปลงไป (กรณีฐาน) จะสามารถลดปริมาณพลังงานลงได้ 992.91 ktoe ซึ่งต่ำกว่าเป้าหมาย 130.09 ktoe หากต้องการให้บรรลุเป้าหมายจะต้องเพิ่มสัดส่วนการทดแทนด้วยรถยนต์ไฟฟ้าจาก 1.20 ล้านคัน (19.15%) เป็น 1.36 ล้านคัน (21.66%) และเพื่อเพิ่มทางเลือกในการประเมินความเป็นไปได้และการกำหนดทิศทางของนโยบายให้สามารถบรรลุเป้าหมายได้มากยิ่งขึ้น งานวิจัยนี้จึงใช้แบบจำลองดังกล่าววิเคราะห์ปริมาณพลังงานที่เปลี่ยนแปลงไปจากสถานการณ์ที่แตกต่างกัน 3 แบบคือ 1)เมื่อสภาพจราจรเปลี่ยนแปลงไปจากการปรับปรุงและพัฒนาโครงข่ายถนน, 2)เมื่อมี Carsharing และ 3)เมื่อน้ำหนักรถยนต์ลดลง จากการวิเคราะห์ผลของปริมาณพลังงานที่เปลี่ยนแปลงไปเมื่อสถานการณ์จำลองเปลี่ยนแปลงไป 3 แบบและมีสัดส่วนการทดแทนด้วยรถยนต์ไฟฟ้าตามแผน EEP2015 พบว่า การมี Carsharing จะสามารถลดปริมาณพลังงานลงได้มากที่สุด รองลงมาคือ การเปลี่ยนแปลงสภาพจราจร และการลดน้ำหนักรถยนต์ คิดเป็น 46.91, 17.83 และ17.81% ตามลำดับเมื่อเทียบกับกรณีฐาน จากการศึกษานี้สามารถนำไปใช้เพื่อศึกษาแนวโน้มและทิศทางการเปลี่ยนแปลงไปของปริมาณพลังงานจากสถานการณ์ต่างๆเพื่อใช้ในการกำหนดนโยบายให้สามารถบรรลุผลตามเป้าหมายได้ นอกจากนั้น การทดสอบรถในการใช้งานจริงกับสภาพจราจรในกรุงเทพมหานครที่มีลักษณะการขับขี่แบบขับๆ หยุดๆ พบว่ารถยนต์ไฟฟ้าที่เหมาะสมจะใช้ในกรุงเทพมหานคร ควรเป็นรุ่นที่มี regenerative braking มาก ซึ่งจะให้อัตราการใช้พลังงานได้ลดลงกว่า 13-16% เทียบกับรุ่นที่มี regenerative braking น้อยกว่า

การสร้างและตรวจสอบคุณลักษณะของแอคชัวเอเตอร์นิวเมติกส์สำหรับระบบของไหลจุลภาค, ศิวพล ฉายแก้ว

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ได้พัฒนาแอคชัวเอเตอร์นิวเมติกส์ซึ่งมีโครงสร้างที่สำคัญอยู่ 3 ส่วน คือ ชั้นควบคุมสำหรับลมอัด ชั้นของไหลสำหรับของไหลที่มีอนุภาคพลาสติกหรือเซลล์ ฟิล์มบางที่กั้นกลางระหว่างชั้นควบคุมและชั้นของไหล อย่างไรก็ตามวิธีการสร้างฟิล์มบางในอดีตค่อนข้างซับซ้อน ดังนั้นวัตถุประสงค์ในการศึกษาจึงมี 2 ประเด็น คือ การศึกษากระบวนการสร้างชิพของไหลจุลภาคและฟิล์มบางด้วยชั้นสังเวย กับการศึกษาผลของขนาดของแอคชัวเอเตอร์กับการเปลี่ยนแปลงแรงดันต่อระยะกระดกของฟิล์มบาง ขั้นตอนการสร้างแอคชัวเอเตอร์เริ่มจากชั้นควบคุม ที่สามารถสร้างได้ด้วยวิธีซอฟต์ลิโทกราฟ (Soft Lithography) ด้วยสารโพลีไดเมททิลไซโลเซน (Polydimethylsiloxane-PDMS) ในขณะที่ฟิล์มบางจำเป็นต้องใช้เทคนิคการปั่นเหวี่ยงสารโพลีไดเมททิลไซโลเซนบนชั้นสังเวย โดยชั้นสังเวยได้ใช้สารโพลีไวนิลแอลกฮอลล์ (Polyvinyl Alcohol) หลังจากจึงนำชิ้นงานทั้งสองมาประสานกันด้วยเทคนิคการคายประจุแบบโคโรน่า แล้วกำจัดชั้นสังเวยออกด้วยน้ำอุ่นที่อุณหภูมิ 120 oC ในขั้นตอนสุดท้ายจึงนำพอร์ตลมอัดมาเชื่อมต่อและประสานกับกระจกสไลด์ สำหรับการทดสอบสมบัติของแอคชัวเอเตอร์นิวเมติกส์จะเริ่มจากการหาค่าความแข็งแรงสำหรับการเชื่อมประสานชิ้นงานทั้งสองส่วน ซึ่งพบว่าแรงดันอากาศสูงสุดที่ไม่ทำให้ชิ้นงานฉีกขาดเท่ากับ 25 kPa ในขั้นตอนต่อไปจึงหาระยะกระดกในช่วงความดัน 0-27 kPa สำหรับแอคชัวเอเตอร์ทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีฟิล์มบางหนาประมาณ 100 µm ผลการทดลองแสดงว่าการควบคุมพารามิเตอร์ในกระบวนการผลิตชิ้นงานยังทำได้ไม่ดีนัก และมีผลต่อระยะกระดกตัวค่อนข้างมาก โดยระยะกระดกที่ 25 kPa สำหรับแอคชัวเอเตอร์ขนาด 1500, 2000 และ 2500 µm เท่ากับ 238±52, 354±43 and 493±33 µm ตามลำดับ เมื่อกระตุ้นแอคชัวเอเตอร์ที่ 1, 5 และ 20 Hz ที่แรงดันอากาศคงที่เท่ากับ 25 kPa พบว่าแอคชัวเตอร์ทุกขนาดจะตอบสนองได้ดีที่ความถี่ 1 Hz นอกจากนั้นยังพบว่าเมื่อกระตุ้นไปแล้วจำนวน 50,000 ครั้ง ระยะกระดกของแอคชัวเตอร์ทุกขนาดก็ไม่เปลี่ยนแปลงนัก ส่วนการทดสอบการรั่วไหลของของเหลวที่แรงดันอากาศ 35 kPa พบว่าสามารถใช้แอคชัวเอเตอร์นิวเมติกส์ขนาด 2000 µm ปิดกั้นการไหลของของเหลวที่ 0.5 ml/min แต่ไม่สามารถปิดกั้นการไหลที่ 1 ml/min ในท่อลึก 300 µm ได้

The Effect Of A Powered Ankle Foot Orthosis On Walking In A Stroke Subject: A Case Study, Ali Pourghasem, Ismail Ebrahimi Takamjani, Mohammad Taghi Karimi, Mohammad Kamali, Mohammad Jannesari, Iman Salafian

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

[Purpose] Standing and walking are impaired in stroke patients. Therefore, assisted devices are required to restore their walking abilities. The ankle foot orthosis with an external powered source is a new type of orthosis. The aim of this study was to evaluate the performance of a powered ankle foot orthosis compared with unpowered orthoses in a stroke patient.

[Subjects and Methods] A single stroke subject participated in this study. The subject was fitted with three types of ankle foot orthosis (powered, posterior leg spring, and carbon ankle foot orthoses). He was asked to walk with and without the three types …

Mechanics Of Soft Polymers, Trisha Sain

TechTalks

Understanding the mechanics and physics of soft polymers are essential due to their widespread applications across disciplines. (e.g.-composite materials, bio mechanics, soft robotics etc.) The soft polymers in general inherent lightweight, high stretchability, extreme viscous damping and stimuli responsive behavior. Development of computational modeling strategy to predict their constitutive response, stimuli responsive behavior is indeed helpful for designing novel multifunctional soft composites, artificial mussels/tissues. In this talk I will briefly emphasize how we are developing multiscale-multiphysics based modeling methods for soft polymers to understand their macroscopic deformation mechanism, failure and other mechanical properties. The long term goal is to develop …

Aps Labs (Advanced Power Systems Research Center), Jeffrey D. Naber

TechTalks

Our mission is to promote & facilitate education and research in clean, efficient, and sustainable power and powertrain systems. The center was established in 2007 and in 2014 the 55,000 sq ft APSRC building located near the airport was denoted as a MTU core facility. Our new research contracts in FY2016 were over $2.5M. Our partners include automotive OEMs: GM, Ford, FCA, Toyota, Honda; Commercial OEMs: Cummins, Deere, Detroit, Isuzu, MHI; Suppliers: Delphi, Denso, Borg Warner, Hitachi; and DOE Labs: ANL, ORNL, PNNL, SNL, & INL. We have seven staff to assist in educational and R&D programs and facilities to …

Me-Em Enewsbrief, December 2016, Department Of Mechanical Engineering-Engineering Mechanics, Michigan Technological University

Department of Mechanical and Aerospace Engineering eNewsBrief

No abstract provided.

Self-Patterning Gd Nano-Fibers In Mg-Gd Alloys, Yangxin Li, Jian Wang, Kaiguo Chen, Meiyue Shao, Yao Shen, Li Jin, Guo-Zhen Zhu

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Manipulating the shape and distribution of strengthening units, e.g. particles, fibers, and precipitates, in a bulk metal, has been a widely applied strategy of tailoring their mechanical properties. Here, we report self-assembled patterns of Gd nano-fibers in Mg-Gd alloys for the purpose of improving their strength and deformability. 1-nm Gd nano-fibers, with a 〈c〉-rod shape, are formed and hexagonally patterned in association with Gd segregations along dislocations that nucleated during hot extrusion. Such Gd-fiber patterns are able to regulate the relative activities of slips and twinning, as a result, overcome the inherent limitations in strength and ductility of Mg alloys. …

Single Site Robotc Device And Related Systems And Methods, Jack Mondry, Shane M. Farritor, Eric Markvicka, Thomas Frederick, Joseph Bartels

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

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

Two-Phase Transport In Proton Exchange Membrane Fuel Cells, Kazuya Tajiri

TechTalks

In Multiscale Transport Process Laboratory our research is focused on the experimental and computational analysis of transport phenomena in electrochemical devices and propulsion systems. In this talk our research activity on proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) for automotive application will be explained. Water management is one of the most critical issues in PEMFCs. The water generated in catalyst layer as a product of the electrochemical reaction needs to be removed through porous media by diffusion if it’s vapor, or by capillarity in case of liquid. In flow channels, the liquid water is removed primarily by inertial force of the …

Solid State Sound: A "Hot" Topic, Andrew Barnard

TechTalks

As seen with the latest iPhone 7 release, traditional audio components can now be a limiting factor in technology design. What if we could make a loudspeaker with no moving parts and virtually no weight? Carbon nanotube loudspeakers are such devices. They create sound using heat oscillations, as opposed to a moving diaphragm. They have the thickness of only a handful of carbon atoms, are flexible and stretchable. In this TechTalk I’ll discuss the carbon nanotube loudspeaker and the design challenges in maturing this intriguing technology.

Wearable Electronics, Human-Centered Monitoring, Ye Sarah Sun

TechTalks

Non-contact solution in wearable electronics: A conventional clinical system requires the use of wet electrodes that are in contact with skin using conductive gel to acquire physiological signals. Those systems can acquire high quality signals but may not be feasible for a long-term purpose due to the skin irritation and allergic contact dermatitis. The emerging of human-centered monitoring calls for alternative solutions. Recent technological advances enable capacitive measurement that can acquire signals through cloth or even with an air gap in wearable condition. In this TechTalk I will introduce the non-contact solution in wearable electronics.

Finite Element Simulation Of Pzt-Aided Interrogation Of Composite Laminates Exhibiting Damage, Amany Micheal, Yehia Bahei-El-Din

Centre for Advanced Materials

Piezoelectricity has proved effective in capturing changes in structures caused by various damage mechanisms. In one approach, piezoelectric wafer active sensors (PWAS) are mounted on the surface of the host structure and utilized as both actuators and sensors to interrogate the structure and monitor its health. This is achieved by subjecting the PWAS to a transient electric pulse and reading the resulting voltage. Changes in the stiffness of the substrate due to structural damage affect the response of the PWAS, which could be correlated to integrity of the structure. Applying this technique to fibrous composite laminates encounters particular challenges due …

The Effects Of The Stratosphere On Materials, Ashley C. Greene, Theresa M. Palandro

Posters-at-the-Capitol

Abstract 1:

Making AND Breaking: How reliable are some water pipes?

Ashley C. Greene.

Three different types of pipes were tested to see at what point in time they would break. The pipes, PVC pipe, PEX pipe, and CPVC pipe, were filled with water and attached to a helium filled weather balloon. The ends of the pipes were sealed to trap the water inside. The pipes were secured onto a payload in a Styrofoam box surrounded by cheese cloth. This frame secured the pipes and ensured that they stayed in one place and could not move around the container. The …

Video Capture And Post-Processing Technique For Approximating 3d Projectile Trajectory, Chase M. Pfeifer, Judith M. Burnfield, Guilherme M. Cesar, Max H. Twedt, Jeff A. Hawks

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

In this paper we introduce a low-cost procedure and methodology for markerless projectile tracking in three-dimensional (3D) space. Understanding the 3D trajectory of an object in flight can often be essential in examining variables relating to launch and landing conditions. Many systems exist to track the 3D motion of projectiles but are often constrained by space or the type of object the system can recognize (Qualisys, Göteborg, Sweden; Vicon, Oxford, United Kingdom; Opti-Track, Corvallis, Oregon USA; Motion Analysis, Santa Rosa, California USA; Flight Scope, Orlando, Florida USA). These technologies can also be quite expensive, often costing hundreds of thousand dollars. …

Simulation Of Superplastic Forming Of Circular Edge-Welded Envelopes, Olga Tulupova

The 8th International Conference on Physical and Numerical Simulation of Materials Processing

No abstract provided.

Simulation Investigation Of Temperature Distribution In Large Aluminium Panel During Autoclave Age Forming Process, Yongqian Xu

The 8th International Conference on Physical and Numerical Simulation of Materials Processing

No abstract provided.

Weld Thermal Simulation Of Crmov With Pwht In Type Iv Region, Bin Xu

The 8th International Conference on Physical and Numerical Simulation of Materials Processing

No abstract provided.

Fatigue Analysis Of The Welded Region In The Automotive Torsion Beam Rear Suspension System, Nan Zhan, Xiaochuan Zhang

The 8th International Conference on Physical and Numerical Simulation of Materials Processing

No abstract provided.

Flow Stress And Microstructure Models Of Alloys, Lars-Erik Lindgren

The 8th International Conference on Physical and Numerical Simulation of Materials Processing

No abstract provided.

Thermal Analysis Of Continuous And Patterned Multilayer Films In The Presence Of A Nanoscale Hot Spot, Jia-Yang Juang, Jinglin Zheng

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Thermal responses of multilayer films play essential roles in state-of-the-art electronic systems, such as photo/micro-electronic devices, data storage systems, and silicon-on-insulator transistors. In this paper, we focus on the thermal aspects of multilayer films in the presence of a nanoscale hot spot induced by near field laser heating. The problem is set up in the scenario of heat assisted magnetic recording (HAMR), the next-generation technology to overcome the data storage density limit imposed by superparamagnetism. We characterized thermal responses of both continuous and patterned multilayer media films using transient thermal modeling. We observed that material configurations, in particular, the thermal …

Case Study Of Quantifying Energy Loss Through Ceiling-Attic Recessed Lighting Fixtures Through 3d Numerical Simulation, Ri Na, Shengmao Lin, Zhigang Shen, Linxia Gu

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Abstract Air leakage through recessed lighting fixtures has been identified as a common issue that causes extra energy consumption in residential buildings. However, few quantitative studies in this area were found. As such, a preliminary assessment of the magnitude of this type of energy loss was conducted by using three-dimensional (3D) transient computational fluid dynamics (CFD) models. A hypothetical layout of recessed lighting fixtures was designed with boundary conditions of four different seasons, which were obtained from recorded roof/attic temperature data sets. The results of the study indicate that leakage of recessed lighting fixtures could be a significant channel of …

Compositionally Graded Bulk Heterojunction Devices And Methods Of Manufacturing The Same, Jinsong Huang, Zhengguo Xiao

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Systems and methods are described to form compositionally graded BHJ structures utilizing solvent-fluxing techniques. In implementations, the systems and methods described herein involve a high boiling point additive, a solution of a polymer donor and an acceptor, a substrate material, a working solvent, and a flux solvent for formation of compositionally graded BHJ structures.