Mechanical Engineering Commons^™

Promotional Effect Of Molten Carbonates On Proton Conductivity And Oxygen Reduction Reaction – An Experimental And Computational Study, Xiaolei Xiong

Theses and Dissertations

Recent research of Solid oxide fuel cells (SOFCs) is aimed to lower the operating temperature to an intermediate temperature (IT) range of 500 to 700^oC, while maintaining a proper performance. This Ph.D. research project investigates the promotional effects of alkaline carbonate eutectics on the proton conductivity of proton conducting electrolytes and cathodic ORR reactivity in SOFCs by both experimental and computational methods. The ionic conductivity of the MC-BZY composite above 500^oC increases with the higher loading of MC. The sample exhibited nearly a factor of two higher conductivity in H₂-containing atmosphere than in air. …

Precise Flow-Control Using Photo-Actuated Hydrogel Valves And Pid-Controlled Led Actuation, Colm Delaney, Simon Coleman, Jeff Whyte, Nigel Kent, Dermot Diamond

Articles

Herein we demonstrate remarkable control of flow within fluidic channels using photo-actuated hydrogel valves. By polymerizing the valves in situ it has been possible to create highly reproducible valves. Through the use of an LED platform and a PID algorithm we have generated extremely accurate flow control and created prototype devices to document their potential application within the microfluidics field.

Nondestructive Evaluation And Health Monitoring Of Adhesively Bonded Composite Structures, William Walker Roth

Theses and Dissertations

As the growth of fiber reinforced composite materials continues in many industries, structural designers will have to look to new methods of joining components. In order to take full advantage of composite materials, such as increased stiffness, decreased weight, tailored material properties and increased fatigue life, mechanical fasteners will need to be replaced by adhesive bonding or welding, when possible. Mechanical fasteners require the drilling of holes, which damages the laminate and becomes the source of further fatigue damage. Also, an increase in laminate thickness or inclusion of other features is required for the material to withstand the bearing stress …

A Comprehensive Evaluation Of Hybrid Wetting Configurations On Dropwise Condensation, Karim Khazal Egab

Theses and Dissertations

The heat transfer during condensation on a surface depends on the pattern design of the surface, which can highly influence hydrophobic/hydrophilic wettability. In this study hybrid pattern designs were studied. The relationship between the droplet dynamic and the hybrid pattern design can alter the drainage rates, droplet departure frequencies, and the condensation heat transfer rates. Therefore, two series of hybrid patterned surfaces have been designed, developed, and tested during condensation of water vapor on horizontal copper tubes, and compared to complete dropwise and complete filmwise condensation samples. This is to investigate the design that provides the maximum improvement in the …

Multi-Axis Multi-Material Fused Filament Fabrication With Continuous Fiber Reinforcement, Wout De Backer

Theses and Dissertations

Additive Manufacturing (AM) has become a well-recognized method of manufacturing and has steadily become more accessible as it allows designers to prototype ideas, products and structures unconceivable with subtractive manufacturing techniques for both consumer grade and industrial grade applications. Commonly used thermoplastics for 3D printing have properties that may not be sufficient to comply with the application’s certification requirements, or their performance is less than desirable for aerospace and other high performance applications. Additionally, additively manufactured parts have reduced mechanical properties in the build direction of the print, and are generally weaker than their equivalent injection-molded parts. Furthermore, Computer Aided …

On The Microstructural Behavior Of Pure Magnesium Under Various Strain Rates, Peter Malchow

Theses and Dissertations

An investigation into the localized microstructural response of pure magnesium under both quasi-static and dynamic loading is presented in the form of several experimental works. The meso-scale events were examined using Digital Image Correlation techniques, which provide a methodology for mapping the in-situ full-field material strain behavior.

Firstly, an analysis of the grain boundary activity specifically under dynamic conditions at high magnification is discussed. An area of interest in the region of multiple grain boundaries and triple junctions is selected for characterizing the evolution of the strain and local rotation. This is followed by a study experimentally verifying the causes …

Enhanced Dropwise Condensation Via Wettability Contrast Mechanism, Mohammad Alwazzan

Theses and Dissertations

Condensation heat transfer performance can be improved by many methods including the most common used method, which is by increasing the droplet removal rate of the condensing surface. Commonly, this approached can be achieved by promoting a dropwise condensation mode in which super/hydrophobic coatings can be applied on the entire condenser surface to reduce the surface wettability degree. In this dissertation, two main approaches were adapted to enhance the condensation heat transfer performance of the condensing surface via wettability contrast mechanism. Three approaches of investigation were performed to better understand such dropwise condensation promoter methods.

In the first part, alternative …

Mechanical Characterization Of Parts Produced By Ceramic On‐Demand Extrusion Process, Amir Ghazanfari, Wenbin Li, Ming Leu, Gregory Hilmas

Faculty Publications, Mechanical Engineering

Ceramic On‐Demand Extrusion (CODE) is an additive manufacturing process recently developed to produce dense three‐dimensional ceramic components. In this paper, the properties of parts produced using this freeform extrusion fabrication process are described. High solids loading (~60 vol%) alumina paste was prepared to fabricate parts and standard test methods were employed to examine their properties including the density, strength, Young's modulus, Weibull modulus, toughness, and hardness. Microstructural evaluation was also performed to measure the grain size and critical flaw size. The results indicate that the properties of parts surpass most other ceramic additive manufacturing processes and match conventional fabrication techniques.

Processing, Microstructure And Mechanical Properties Of Beta-Type Titanium Porous Structures Made By Additive Manufacturing, Yujing Liu

Theses: Doctorates and Masters

Tissue engineering through the application of a low modulus, high strength format as a potential approach for increasing the durability of bone implants has been attracting significant attention. Titanium alloys are widely used for biomedical applications because of their low modulus, high biocompatibility, specific strength and corrosion resistance. These reasons affirm why titanium alloy is selected as the specific material to research. The development of low modulus biomaterials is considered to be an effective method to remove the mismatch between biomaterial implants and surrounding bone tissue, thereby reducing the risk of bone resorption. So far, Ti–24Nb–4Zr–8Sn alloy (abbreviated hereafter as …

Experimental And Numerical Investigation Of Pressure Drop In Silicon Carbide Fuel Rod For Application In Pressurized Water Reactors, Ahmed Musafi Abir

Theses and Dissertations

Spacer grids are used in pressurized water reactors (PWRs) fuel assemblies which enhances heat transfer from fuel rods. However, there remain regions of low turbulence in between the spacer grids which contributes to lower heat transfer. To enhance turbulence in these regions surface roughness is applied on the fuel rod walls. Meyer et al [1] used empirical correlations to predict heat transfer and friction factor for artificially roughened fuel rod bundles at high performance light water reactors (LWRs). At present, several types of materials are being used for fuel rod cladding including zircaloy, uranium oxide, etc. But researchers are actively …

Non-Destructive Evaluation Of Composites: Predictive Ultrasonic Guided-Waves Modeling, Non-Destructive Material Characterization, And The Application To Aerospace Structures, Darun Barazanchy

Theses and Dissertations

To predict guided wave dispersion curves, it is common to use different solution approaches depending on the material type (isotropic or anisotropic) of the medium in which the wave propagates. The two different solution methods are defined in different domains, frequency-phase velocity domain for isotropic materials and wavenumber-phase velocity domain for anisotropic materials. This may lead to difficulties and unsatisfying results when predicting the dispersion curves for hybrid laminates which contain both isotropic and anisotropic materials. Therefore, a unified formulation defined in the wavenumber-phase velocity domain to accomodate both isotropic and anisotropic materials, as well as hybrid combinations, is desired. …

Metal Cutting And Manufacturing Economics Project For Freshmen, Hüseyin Sarper, Nebojsa I. Jaksic, Linda Vahala

Electrical & Computer Engineering Faculty Publications

This paper describes a laboratory experiment and a team project to teach manufacturing concepts to new students. This project is one of two team projects of 1.5 credit portion of a two-credit course in exploration of engineering and technology. This course teaches students skills they need late and teamwork is a major skill that they acquire. They organize into a group with specialized responsibilities for the purpose of calculating the total production time and cost of a manufactured part using turning, drilling, and milling operations. Students also learn or improve spreadsheet skills while performing data entry and necessary machining calculations. …

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

A Computational Study Of The Kinematics Of Femoroacetabular Morphology During A Sit-To-Stand Transfer, Brandon K. Marine

Theses and Dissertations

Computational modeling in the field of biomechanics is becoming increasingly popular and successful in practice for its ability to predict function and provide information that would otherwise be unobtainable. Through the application of these new and constantly improving methods, kinematics and joint contact characteristics in pathological conditions of femoroacetabular impingement (FAI) and total hip arthroplasty (THA) were studied using a lower extremity computational model. Patients presenting with FAI exhibit abnormal contact between the femoral neck and acetabular rim leading to surrounding tissue damage in daily use. THA is the replacement of both the proximal femur and acetabular region of the …

Nanocomposite Bioelectronics For Biopotential Enabled Prosthesis, Dong Sup Lee

Theses and Dissertations

Soft material-enabled electronics can demonstrate extreme mechanical flexibility and stretchability. Such compliant, comfortable electronics allow continuous, long-term measurement of biopotentials on the skin. Manufacturing of the stretchable electronic devices is enabled by the recent development combining materials transfer printing and microfabrication. However, the existing method using inorganic materials and multi-layered polymers requires long material preparation time and expensive processing cost due to the requirement of microfabrication tools and complicated transfer printing steps. Here, this study develops a new fabrication method of soft electronics via a micro-replica-molding technique, which allows fast production, multiple use, and low cost by avoiding microfabrication and …

Surface Ozone And Its Precursors At Summit, Greenland: Comparison Between Observations And Model Simulations, Yaoxian Huang, Shiliang Wu, Louisa J. Kramer, Detlev Helmig, Richard E. Honrath

Michigan Tech Publications, Part 1

Recent studies have shown significant challenges for atmospheric models to simulate tropospheric ozone (O3/and its precursors in the Arctic. In this study, ground-based data were combined with a global 3-D chemical transport model (GEOS-Chem) to examine the abundance and seasonal variations of O3 and its precursors at Summit, Greenland (72.34° N, 38.29° W; 3212 ma.s.l.). Model simulations for atmospheric nitrogen oxides (NOx/, peroxyacetyl nitrate (PAN), ethane (C2H6/, propane (C3H8/, carbon monoxide (CO), and O3 for the period July 2008-June 2010 were compared with observations. The model performed well in simulating certain species (such as CO and C3H8/, but some significant …

Gradient-Based Optimization Of Wind Farms With Different Turbine Heights, Andrew P.J. Stanley, Jared Thomas, Andrew Ning, Jennifer Annoni, Katherine Dykes, Paul Fleming

Faculty Publications

Turbine wakes reduce power production in a wind farm. Current wind farms are gen- erally built with turbines that are all the same height, but if wind farms included turbines with different tower heights, the cost of energy (COE) may be reduced. We used gradient-based optimization to demonstrate a method to optimize wind farms with varied hub heights. Our study includes a modified version of the FLORIS wake model that accommodates three-dimensional wakes integrated with a tower structural model. Our purpose was to design a process to minimize the COE of a wind farm through layout optimization and varying turbine …

Design Of Electrical Layout Of Offshore Wind Farms, Shirshak K. Dhali, Mahidhar Nandigam

Electrical & Computer Engineering Faculty Publications

The cost and efficiency of offshore wind farms are determined by a variety of factors which include the type of electrical system (AC or DC), transmission length, transmission voltage, rated power, wind turbine type, farm topology, and wind speed. Since the design variable space is large for such problems, computational optimization is necessary to find an optimal solution. This paper discusses a design methodology to determine the optimal values of components to minimize the cost of an offshore wind farm. The cost, loss, reliability models, and the application of geometric programing for optimization of the layout and configuration of an …

Integrative Experiences Through Modeling And Simulation Of Mechatronic Systems, Mileta Tomovic, Cynthia Tomovic, Vukica M. Jovanovic, Cheng Y. Lin, Nan Yao, Petros J. Katsioloudis

Engineering Technology Faculty Publications

Learning is integrative lifelong process which requires continuous refreshing of old material and learning new material. This principle holds also for student experiences during their undergraduate studies. Students learn new material throughout their studies, and they may or may not have opportunity to use the material in different context and at different levels. As a result some of the acquired knowledge may be forgotten by the time student graduates or it may not be placed in the context of the overall program outcomes, thus material presented may not seem to have relevance to student's career. An effective method to address …

Development Of Laboratory Scale Conical Spouted Bed Reactors, James Blake Gegenheimer

LSU Master's Theses

Conical spouted beds (CSBs) are a form of a fluidized bed that is characteristic of its spouting behaviors. The conical spouted bed has a small inlet that diverges through a conical section towards a larger fixed-diameter column which is filled with static spouting media. By injecting a fluid at a sufficient velocity, a small spout will form in which the spouting media will become entrained by the fluid particles and carried to the top of the system where it will circulate back into the system. It has been shown that CSB reactors have the potential for increasing the heat circulation …

Analytical Solutions And Multiscale Creep Analysis Of Functionally Graded Cylindrical Pressure Vessels, Jasem Amjad Ahmed

LSU Doctoral Dissertations

This study deals with the time-dependent creep analysis of functionally graded thick-cylinders under various thermal and mechanical boundary conditions. Firstly, exact thermoelastic stress, and iterative creep solutions for a heat generating and rotating cylindrical vessel made of functionally graded thermal and mechanical properties are proposed. Equations of equilibrium, compatibility, stress-strain, and strain-displacement relations are solved to obtain closed-form initial stress and strain solutions. It is found that material gradient indices have significant influences on thermoelastic stress profiles. For creep analysis, Norton’s model is incorporated into rate forms of the above-mentioned equations to obtain time-dependent stress and strain results using an …