Mechanical Engineering Commons^™

Geometric Optimization Of A Heaving Point Absorber Wave Energy Converter, Ian Riley

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

Wave energy shows significant potential for development into a competitive renewable energy source. Non-renewable resources are finite and contribute to adverse effects on the environment. Development of wave energy conversion devices that use heave motion as the primary driver for converting wave energy into electrical potential is explored through optimizing the geometry of an axisymmetric partially submerged buoy in deep water. The governing equations of motion and hydrodynamic forces are solved for in one degree of freedom using ANSYS Aqwa. An external PTO device is simulated to induce power capture in the system. Four different geometric shapes are tested and …

Tissue Stresses In Stented Coronary Arteries With Different Geometries: Effect Of The Relation Between Stent Length And Lesion Length, Xiang Shen, Song Ji, Yong-Quan Deng, Hong-Fei Zhu, Jia-Bao Jiang, Linxia Gu

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

In-stent restenosis after stent deployment remains an obstruction in the long-term benefits of stenting. This study sought to investigate the influence of the relation between stent length and lesion length on the mechanics of the arterial wall with different geometries, including straight and tapered vessels. Results showed that when the length of the stent was longer than the lesion length, the maximum stress in plaque and vessel increased as the length of stent increased. When the length of the stent was shorter than the lesion length, the vessel stress induced by stent inflation was lower; both ends of the stenosis …

Experimental Measurement Of Dolphin Thrust Generated During A Tail Stand Using Dpiv, Frank E. Fish, Terrie M. Williams, Erica Sherman, Yae Eun Moon, Vicki Wu, Timothy Wei

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Estimation of force generated by dolphins has long been debated. The problem was that indirect estimates of force production for dolphins resulted in low values that could not be validated. Bubble digital particle image velocimetry (DPIV) measured hydrodynamic force production for swimming dolphins and demonstrated high force production. To validate the bubble DPIV and reconcile force production measurements, two bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) performing tail stands were measured with bubble DPIV. Microbubbles were generated from a finely porous hose and compressed air source. Displacement of the bubbles by the propulsive motions of the dolphin was tracked with a …

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 …

Erosion Degradation Characteristics Of A Linear Electro-Hydrostatic Actuator Under A High-Frequency Turbulent Flow Field, Yuan Li, Shaoping Wang, Mileta M. Tomovic, Chao Zhang

Engineering Technology Faculty Publications

The paper proposes a performance degradation analysis model based on dynamic erosion wear for a novel Linear Electro-Hydrostatic Actuator (LEHA). Rather than the traditional statistical methods based on degradation data, the method proposed in this paper firstly analyzes the dominant progressive failure mode of the LEHA based on the working principle and working conditions of the LEHA. The Computational Fluid Dynamics (CFD) method, combining the turbulent theory and the micro erosion principle, is used to establish an erosion model of the rectification mechanism. The erosion rates for different port openings, under a time-varying flow field, are obtained. The piecewise linearization …

Developing A 3d In Vitro Model By Microfluidics, Hung-Ta Chien

Dissertations and Theses

In vitro tissue models play an important role in providing a platform that mimics the realistic tissue microenvironment for stimulating and characterizing the cellular behavior. In particular, the hydrogel-based 3D in vitro models allow the cells to grow and interact with their surroundings in all directions, thus better mimicking in vivo than their 2D counterparts. The objective of this thesis is to establish a 3D in vitro model that mimics the anatomical and functional complexity of the realistic cancer microenvironment for conveniently studying the transport coupling in porous tissue structures. We pack uniform-sized PEGDA-GelMA microgels in a microfluidic chip to …

Smart Prismatic Louver Technology For Enhanced Daylighting And Management Of Thermal Loads In Green Buildings, Michael Alva

Dissertations and Theses

Abstract

Two significant design strategies for mitigating building energy consumption are daylight redirection and solar energy harvesting. Good daylighting implementation enhances the amount of useful natural light within a space, thereby offsetting the need for electric lighting. Solar energy harvesting systems can mitigate energy costs from mechanical systems by managing incoming thermal loads or capturing solar energy that can be used to supplement thermal systems in the building. While there are many available façade-based technologies that can perform daylighting or solar thermal energy harvesting, there remains a limitation in available systems that can perform both simultaneously. The proposed Liquid Filled …

Modeling Fluid Motion Over Fibrous Surfaces, Delli Ganesh Venkateshan

Theses and Dissertations

The ultimate goal of this project has been to develop a computational model for quantifying the interactions between of a body of fluid and a fibrous surface. To achieve this goal, one has to develop a model to create virtual structures that resemble the morphology of a fibrous surface (Objective-1) as well as a model that can simulate the flow of a fluid over these virtual surfaces (Objective-2). To achieve the first objective, we treated fibers as an array of beads interconnected through viscoelastic elements (springs and dampers). The uniqueness of our algorithm lies in its ability to simulate the …

Experimental Evaluation Of Uranyl Transport Into Mesoporous Silica Gel Using Fluorescence, Brandon M. Dodd

Theses and Dissertations

This research investigated parameters that can affect the use of nanoporous silica gel as a media for accumulating a detectable amount of uranium. The unique fluorescence of the Uranyl (UO₂²⁺) ion was used to evaluate the transport kinetics and accumulation within silica gel in a static fluid and under pressure driven flow. The addition of fluid flow decreased the time constant from on the order of an hour to approximately 2s with a very low fluid velocity of 0.36cm/s. The 0.36cm/s fluid velocity was found to be the critical velocity above which there was no gain in …

Investigation Into Integrated Free-Form And Precomputational Approaches For Aerostructural Optimization Of Wind Turbine Blades, Ryan Timothy Barrett

Theses and Dissertations

A typical approach to optimize wind turbine blades separates the airfoil shape design from the blade planform design. This approach is sequential, where the airfoils along the blade span are pre-selected or optimized and then held constant during the blade planform optimization. In contrast, integrated blade design optimizes the airfoils and the blade planform concurrently and thereby has the potential to reduce cost of energy (COE) more than sequential design. Nevertheless, sequential design is commonly performed because of the ease of precomputation, or the ability to compute the airfoil analyses prior to the blade optimization. This research investigates two integrated …

Pressure Measurements Inside Multiple Cavities Of A Torque Converter And Cfd Correlation, Edward De Jesus Rivera

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

A torque converter was instrumented with 29 pressure transducers. The pressure transducers were located in multiple cavities. The instrumented cavities included, four transducers mounted on the impeller shell, on the channel between blades. Six transducers mounted on the pressure and suction sides on the middle streamline of a turbine blade. Another seven transducers mounted on the pressure and suction sides of the core, middle and shell streamlines of a stator blade. Seven transducers mounted on the torque converter clutch cavity. Finally, five on the cavity between the pressure plate and the turbine shell. The torque converter was part of a …

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

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

Multiscale Approaches Toward Advanced Lithium-Ion Battery: From Nano To Meso Scale, Susmita Sarkar

Masters Theses

“Battery performance and its degradation are determined by various aspects such as the transport of ions and electrons through heterogeneous internal structures composed of constituent particles, kinetic reactions at the interfaces, and a corresponding interplay between mechanical, chemical, and thermal responses. Further, modern battery materials require a variety of engineering processes such as coating, doping and mixing. As a result, in order to fully understand the behavior of the battery material and improve battery performance, it is necessary to understand and control the individual particle behavior and then connect it to the electrode. This study elucidated the physical phenomena associated …

Reconstructing Insect Pursuit Flight Kinematics In The Wild, Haribabu Boddeeti

Graduate Research Theses & Dissertations

With their agile maneuvers and aerodynamic feats, flying insects continue to inspire the design, sensing, and control of unmanned aerial vehicles. Among the different behaviors that such insects perform, the mating pursuit stands out in terms of the high speeds and quick turns that each insect performs during the chase. Despite their frequent occurrence in nature, pursuit events between mating insects are rarely analyzed. This is because mating events are difficult to film in the wild or elicit in laboratory settings. The long-term goal of this research is to quantify the kinematics of flying insects in pursuit. The specific objective …

Development Of A Multi-Robot Testbed For Direct Human-Swarm Interaction, Venkata Satya Kiran Maridi

Graduate Research Theses & Dissertations

Robotic swarms are well suited for missions that involve covering large areas such as environmental monitoring, search-and-rescue operations, as well as those that require fusing information from multiple sources such as target tracking and machine inspection. However, navigating a swarm of robots effectively requires performing higher-level functions that are typically executed by humans such as commanding them to stay close and guiding them along with a preplanned route. In this context, the ability of multiple robots to stay together autonomously significantly reduces the cognitive load on a human operator. The goal of this thesis is to design and build a …

Theoretical Study Of Laser-Assisted Machining On Silicon Nitride Hollow Ceramic Cylinder Using Finite Element Method, Mudassar Hussain Ansari Mohammed

Graduate Research Theses & Dissertations

The most commonly used technique for machining ceramics is diamond grinding. It accounts for up to 75% of the manufacturing costs resulting in high cost of the product. An LED bulb offering increased brightness, energy saving and long life by using ceramic integration to LED chips costs around 10 times to a normal LED bulb. Complex geometries used in electronics, medical surgeries, aerospace, and automobile industries require the use of costly molds or powder metallurgy for low batch production which does not justify the cost. Laser Assisted Machining (LAM) is a process that uses a laser to locally heat the …

Case Study: Applying Lean Manufacturing Principles To The Prep Process Of The Hurricane Island Outward Bound School, Ben Branson

Honors Theses

This study synthesizes the author's area of education and occupational passions by applying lean manufacturing principles such as those of the Toyota Production System to the course preparation process at the Hurricane Island Outward Bound School. Over four weeks in the summer of 2017, the initial conditions were monitored and changes were implemented in both the layout of the base and the process itself, specifically the logistics portions. At the end of the season, the effectiveness of these changes were evaluated through a staff survey and comparison of evidence gathered during the summer. The time needed for prep logistics was …

Fracture Mechanics Of Heterogeneous Composites, Md Fazle Rabbi

Open Access Theses & Dissertations

The increasing application of composite materials due to their ubiquitous advance in terms of mechanical and thermal properties has brought attention to the fracture mechanics of the materials possessing heterogeneity. Recent investigations have focused on the micro- and macro-mechanism of fracture in heterogeneous composites (HCs). In this study, the fracture mechanics of the two HCs: Polymer bonded explosive (PBX) simulant and hot mixed asphalt (HMA) are evaluated on the macroscopic scale. It is an interest of Sandia National Laboratory to examine the fracture resistance of PBXs, particularly those of varying composition and subjected to aging. In this research, a batch …

Constitutive Model Development For Additive Manufacturing, Diana Berenice Montes

Open Access Theses & Dissertations

Additive manufacturing (AM) is known worldwide for revolutionizing the development of three-dimensional modeling by reducing the time and increasing the precision of parts. For Powder Bed Fusion research is necessary to reduce concerns in residual stress, porosity and cracking in AM parts. A constitutive model was created in Abaqus to validate material properties of 3D printed Al 6061. Finite element analysis was performed to investigate how properties may affect in the modification of parameters to reduce printing imperfections. Research was made as well in polylactic acid properties for material extrusion to explore its behavior for creep and relaxation. Properties were …

Additive Manufacturing Of Energy Harvesting Material System For Active Wireless Mems, Victor Fernando Elicerio

Open Access Theses & Dissertations

Additive manufacturing (AM - most commonly known as 3D printing) is a fabrication method and aims to increase production efficiency while lowering costs of constructing quality components for industry application when compared to traditional machining. In addition to this, AM possesses capabilities that far exceed machining as complex geometries are achievable through an array of technologies in a wide variety of materials. The AM process begins with a computer aided design (CAD) which creates a design path for a 3D printer to follow. By following this path, components are built from bottom to top in a layer by layer fashion. …

Structural Design Of Thrust Measurement System For Cryogenic Rocket Engines, Abner Jael Moreno Tarango

Open Access Theses & Dissertations

The Center for Space Exploration and Technology Research (cSETR) at The University of Texas at El Paso (UTEP) has been the leader in academia on the development of Liquid Oxygen (LO2) and Liquid Methane (LCH4) propulsion technologies. One of the projects being developed at cSETR is a suborbital vehicle whose mission is to evaluate performance parameters, demonstrate restart capability, and demonstrate the propulsion system operation in microgravity. This vehicle, called Daedalus, will use a 500-lbf LO2-LCH4 rocket engine that can be throttled down to 100-lbf. To accomplish this goal, UTEP partnered with the El Paso County to lease a plot …

Tungsten Doping Induced Superior Mechanical Properties Of Hafnium Oxide For Energy Applications, Ann Marie Uribe

Open Access Theses & Dissertations

Hafnium oxide, or hafnia, is a high temperature refractory material with good electrical, chemical, optical, and thermodynamic properties. The effects of dopants have been widely studied, especially after the discovery of ferroelectricity induced in hafnia thin films. While attractive and used in the opto-electronic, memory devices, and semiconductor industries, there is a lack in the literature on enhancing the mechanical properties of hafnium oxide, specifically through doping it with tungsten, another material of interest particularly for future high temperature device applications. Thus, this work aimed to grow hafnia thin films doped with varying amounts of tungsten. The samples were grown …

Implementing Large Eddy Simulation To Numerical Simulation Of Optical Wave Propagation, Diego Alberto Lozano Jimenez

Open Access Theses & Dissertations

In this study, we want to simulate long-range laser propagation in atmospheric turbulence. The numerical simulations are carried out to study the impact of strong atmospheric turbulence in spatial, temporal, and related spectral domains. The first section of this study will be concerned with modeling this numerical simulation in Kolmogorov and non-Kolmogorov spectrum. To validate our numerical simulation, we will compare the statistical parameter to theoretical approximation in both Kolmogorov and non-Kolmogorov spectrums. Once the code is validated, we want to integrate Large Eddy Simulation (LES) turbulence modeling. LES simulations allowa us to study strong fluid turbulence and can predict …

Design Of Robotic Tram Unit For Field Data Collection, Quetzalcoatl Mendoza Rosas

Open Access Theses & Dissertations

Satellite remote sensing is the most applied method for detection and measurement of electromagnetic energy and its interaction with Earth surface. the analysis of the data acquired can provide important information with uses in areas as like weather forecasting, military intelligence and environmental and resources location. Due to the great distance from where the samples are taken and even with the most sophisticated sensor it is impossible to have an exactly replica of the Earth surface. As a result, scientist analyze imagery where a single pixel can be the representation of a 30 by 30 meters area of land. This …

Development Of A Desktop Material Extrusion 3d Printer With Wire Embedding Capabilities, Jose Francisco Motta

Open Access Theses & Dissertations

Printed circuit boards (PCB) have been widely used as a permanent solution for generating complex circuitries to power electronic devices. Over the years, PCB boards have proved to be reliable when powering electronic devices. However, when fabricating a printed circuit board, one must outsource to fabricate the boards when in prototype phase. Therefore, the risk of intellectual property theft and long lead time is an issue. The objective of this Thesis is to develop a hybrid multi-tool desktop material extrusion 3D printer that allows for easy integration (modularity) of tools to generate multi-functional 3D printed components.

The addition of an …

Experimental Laser Powder Bed Fusion System For Difficult To Process Metallic Materials, Syed Zia Uddin

Open Access Theses & Dissertations

The focus of this research was twofold, such as development of defect free fabrication parameters for laser powder bed fusion (LPBF) processing of crack prone or difficult to process metallic materials, and study of the temperature dependence of emissivity for some commonly used metal alloy powders in LPBF process. The later objective extends to the implementation of multiwavelength (MW) pyrometer technology for in situ true surface temperature measurement in LPBF process. LPBF is an additive manufacturing (AM) process capable of layer-by-layer manufacturing by successive laser melting of each layer according to CAD data. AM manufacturing has the inherent advantages of …