Mechanical Engineering Commons^™

Flow Patterns Through Vascular Graft Models With And Without Cuffs, Chia Min Leong, Gary B. Nackman, Timothy Wei

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

The shape of a bypass graft plays an important role on its efficacy. Here, we investigated flow through two vascular graft designs±with and without cuff at the anastomosis. We conducted Digital Particle Image Velocimetry (DPIV) measurements to obtain the flow field information through these vascular grafts. Two pulsatile flow waveforms corresponding to cardiac cycles during the rest and the excitation states, with 10% and without retrograde flow out the proximal end of the native artery were examined. In the absence of retrograde flow, the straight end-to-side graft showed recirculation and stagnation regions that lasted throughout the full cardiac cycle with …

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 …

Mechanical Performance Of Plla Stent, Longzhen Wang, Junfei Tong, Pengfei Dong, David L. Wilson, Hiram G. Bezerra, Linxia Gu

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Stent implantation is widely used to treat blocked lumen. Stents were meshed structure made of polymers and metal alloys, including stainless steel, cobalt chrome and nitinol [1]. Clinical studies had demonstrated that stents helped to scaffold the diseased lesion up to one year when tissue adapted to the stented environment [2]. However, the permanently implanted stents inside artery were associated with complications such as stent fracture, tissue inflammation, in-stent restenosis and thrombosis [3]. Currently, biodegradable stents are attracting more attention due to its potential long-term efficacy in treating blocked lumens. The detailed characterizations of biodegradable stents are essential for the …

Plaque Burden Influences Accurate Classification Of Fibrous Cap Atheroma By In-Vivo Optical Coherence Tomography In A Porcine Model Of Advanced Coronary Atherosclerosis., Christian B. Poulsen, Ryan M. Pedrigi, Nilesh Pareek, Ismail D. Kilic, Niels R. Holm, Jacob F. Bentzon, Hans Erik Botker, Erling Falk, Rob Krams, Ranil De Silva

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Advanced coronary atherosclerosis assessed by in-vivo optical coherence tomography (OCT) has not been directly compared with histology. In a porcine model with human-like coronary atherosclerosis we compared in-vivo OCT images with histology in five animals. We found a high sensitivity but modest specificity of OCT in classifying fibrous cap atheroma (FCA). The modest specificity was caused by misclassification of FCA lesions as pathological intimal thickening. The misclassification most frequently occurred when plaque burden exceeded ~20%. Compared with histology, OCT has high sensitivity but modest specificity for identifying FCA. The study suggests that plaque burden should be considered when interpreting OCT …

Heat Transfer Across A Nanoscale Pressurized Air Gap And Its Application In Magnetic Recording, Jinglin Zheng, Yung-Kan Chen, Qin Zhou

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

In this study, we investigated how a thermally actuated air bearing slider heats up a fast-spinning storage disk through a highly pressurized nanoscale air gap in a magnetic recording system. A Euleriandescription- based computational approach is developed considering heat conduction through a pressurized air film and near-field radiation across the gap. A set of field equations that govern the air bearing dynamics, slider thermo-mechanics and disk heat dissipation are solved simultaneously through an iterative approach. A temperature field on the same order as the hot slider surface itself is found to be established in the disk. The effective local heat …

Interfacial Characterization By Pull-Out Test Of Bamboo Fibers Embedded In Poly(Lactic Acid), Quentin Viel, Antonella Esposito, Jean-Marc Saiter, Carlo Santulli, Joseph A. Turner

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

In this work, the apparent shear strength at the interface between a bamboo fiber and the surrounding poly(lactic acid) (PLA) matrix is quantified. A method for processing pull-out test samples within a controlled embedded length is proposed and the details of the test procedure are presented, along with a critical discussion of the results. Two series of samples are considered: untreated and mercerized bamboo fibers from the same batch, embedded in the same polyester matrix. Electron and optical microscopy are used to observe the fiber–matrix interface before and after the test, and to identify the failure mode of each sample, …

Improved A-B10C2+XHY/Si P-N Heterojunction Performance After Neutron Irradiation, George Peterson, Qing Su, Yongqiang Wang, Natale J. Ianno, Peter Dowben, Michael Nastasi

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

The impact of neutron irradiation, in the energy range of ~0.025 eV, on amorphous semiconducting partially dehydrogenated boron carbide (a-B₁₀C_2+xH_y) on silicon p-n heterojunction diodes was investigated. The heterojunction devices were created by synthesizing a-B₁₀C_2+xH_y via plasma enhanced chemical vapor deposition on n-type silicon. Unlike many electronic devices, the performance of the a-B₁₀C_2+xH_y heterojunction diode improved with neutron irradiation, in spite of the large neutron cross section of ¹⁰B. There is also increased charge carrier lifetime of more than …

Behavior Of Eb Frp Masonry Bond Under Service Temperature, Zuhair Al-Aljaberi, John J. Myers, K. Chandrashekhara

Civil, Architectural and Environmental Engineering Faculty Research & Creative Works

The interest in advanced composites in repairing and strengthening infrastructure systems has considerably increased, especially as the application externally bonded (EB) fiber reinforced polymer (FRP) has become more well established. Previous research on bond behavior has focused on impact of durability by considering exposure to harsh environmental conditions and testing the specimens after exposure, rather than testing bond performance during exposure. The influence of directly applying temperature on bond behavior represents an open topic that needs to be investigated in more detail. This study is one of the first studies to investigate the bond behavior when the composite is subjected …

Including Topographical Effects In Slant-Range Modeling, Kari C. Ward, Kyle J. Demarsy

Mechanical and Aerospace Engineering Faculty Research & Creative Works

Spacecraft descent-to-landing navigation often includes the use of a slant-range measurement, the distance from the spacecraft to a surface along the off-nadir pointing direction of the sensor. Modeling a slant range sensor requires a reference surface, approximations of which include spherical and ellipsoidal surfaces, spherical harmonic models, and topographical maps based on prior reconnaissance data. For the spherical and ellipsoidal reference surfaces, a closed-form solution of the slant-range measurement exists. However, these approaches are inaccurate with respect to the true surface. This paper develops a method to implement digital elevation maps of a given surface to create a topography-based model …

Electric Solid Propellant Ablation In A Pulsed Electric Thruster, Matthew S. Glascock, Joshua L. Rovey

Mechanical and Aerospace Engineering Faculty Research & Creative Works

Electric solid propellants are advanced solid chemical rocket propellant that can be controlled (ignited, throttled and extinguished) with electric current. Work reported here focuses on application of electric solid propellant in a pulsed electric thruster similar to a pulsed plasma thruster. In the future it may be possible to develop a dual-mode electric solid propellant thruster that is switchable between steady applied electric current chemical mode and pulsed alternating electric current electric mode. Results presented here use a laboratory test thruster to create an arc discharge of 5-20 J per pulse in a cylindrical cavity of propellant. Results for Teflon …

A Monolithic Internal Strain-Gage Balance Design Based On Design For Manufacturability, Thomas Ladson Webb Iii

Mechanical & Aerospace Engineering Theses & Dissertations

This paper proposes an alternative approach to internal strain-gage balance design driven by Design for Manufacturability (DFM) principles. The objective of this research was a reduction in fabrication time and, subsequently, cost of a balance by simplifying its design while maintaining basic stiffness and sensitivity. Traditionally, the National Aeronautics and Space Administration (NASA) Langley Research Center (LaRC) balance designs have relied on Electro-Discharge Machining (EDM), which is a precise but slow and, therefore, expensive process. EDM is chosen due to several factors, including material hardness, surface finish, and complex geometry, including blind cuts. The new balance design objectives require no …

Nonlinear Ocean Energy Harvester, Dane Sequeira

Link Foundation Ocean Engineering and Instrumentation Fellowship Reports

The scientific community has worked to extend communication networks, human safety programs, and environmental monitoring systems across continents, but has struggled to accomplish these same goals beyond the shoreline. Lack of offshore power is the greatest barrier restricting us from exploring the ocean because it is difficult to operate sensors without a reliable power source. Wave energy harvesting has been investigated as a solution; however, current methods have many shortcomings. Traditional ocean energy harvesters (e.g. buoys) extract energy from ocean waves by capturing the change in potential energy as the buoy travels vertically along the wave. A linear design, this …

Evaluating Augmented Reality For Space Telerobotics Training, John Karasinski

Link Foundation Modeling, Simulation and Training Fellowship Reports

Despite the extensive previous research into manual tracking, to the author’s knowledge there exists no study in the literature addressing human performance or workload changes in manual tracking tasks between traditional computer monitors and mobile, augmented reality headsets. The aim of this study was to investigate the effect of several factors on human performance and workload in a three-axis manual tracking task. Recent advances in computing hardware have enabled a new generation of augmented reality stereoscopic devices, such as the Microsoft HoloLens, which have yet to be evaluated in the literature. The Microsoft HoloLens provides depth cues to the user …

High Speed, Micron Precision Scanning Technology For 3d Printing Applications, Nicholas Emord

UNF Graduate Theses and Dissertations

Modern 3D printing technology is becoming a more viable option for use in industrial manufacturing. As the speed and precision of rapid prototyping technology improves, so too must the 3D scanning and verification technology. Current 3D scanning technology (such as CT Scanners) produce the resolution needed for micron precision inspection. However, the method lacks in speed. Some scans can be multiple gigabytes in size taking several minutes to acquire and process. Especially in high volume manufacturing of 3D printed parts, such delays prohibit the widespread adaptation of 3D scanning technology for quality control. The limiting factors of current technology boil …

Potential Replacement Of The Us Navy's Rapid Penetration Test With The Method Of Multichannel Analysis Of Surface Waves, William Fletcher

UNF Graduate Theses and Dissertations

The United States Navy (USN) currently utilizes a Rapid Penetration Test (RPT) on both land and in water as the means to determine whether sufficient soil bearing capacity exists for piles in axial compression, prior to construction of the Elevated Causeway System (Modular) [ELCAS(M)] pile-supported pier system. The USN desires a replacement for the RPT because of issues with the method incorrectly classifying soils as well as the need to have a less labor-and-equipment-intensive method for geotechnical investigation.

The Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW) method is selected herein as the potential replacement for the RPT. The MASW method is …

The Microstructural Annealing Response Of Cold Gas Dynamically Sprayed Al 6061, Clayton Andrew Cushway

UNF Graduate Theses and Dissertations

The Cold-Gas Dynamic-Spray process also known as Cold Spray (CS) has been researched for three decades. The CS process is a solid-state deposition technique via supersonic velocity of powder particles at a temperature significantly below the melting point of the spray material. This thesis presents background on the overall CS process parameters, and additional information on the microstructural and mechanical properties of typical Cold Sprayed materials.This Thesis primarily presents a study on the microstructural annealing response of CS Al 6061. It should be noted that for this study, the term “annealing” is used in the sense of the classical metallurgical …

An Integrated Closed Convergent System For Optimal Extraction Of Head-Driven Tidal Energy, Michelle Ann Vieira

UNF Graduate Theses and Dissertations

As the demands for energy increased with the global increase in population, there is a need to create and invest in more clean and renewable energy sources. Energy derived from the movement of the tides is an ancient concept that is currently being harnessed in a handful of large tidal range locations. However, the need to move from fossil fuel driven energy sources to those that are clean and non-polluting is a priority for a sustainable future. Globally, hydropower potential is estimated to be more than 16,400-Terawatt hours annually. Given that the electricity consumption worldwide was at 15,068-Terawatt hours in …

Modeling And Experimental Investigations On Particle Dynamic Behaviors In Laser 3d Printing With Blown Powder, Wei Li

Doctoral Dissertations

"Pre-mixed powder is frequently-used powder supply to fabricate Functional Gradient Material (FGM) by Laser 3D printing, which is also called Laser Metal Deposition (LMD). The deposited FGM composition is expected to be similar or same as supplied powder mixture. However, because pre-mixed powder has different particle densities and particle sizes, the caused particle acceleration differences can result in the separation in powder mixture. Up to now, there was no study focused on pre-mixed powders' flow behavior in LMD. The current research aims to investigate the flow behaviors of pre-mixed powder supplied for LMD through both experimental and modeling approaches. In …

Development And Management Of Advanced Batteries Via Additive Manufacturing And Modeling, Jie Li

Doctoral Dissertations

"The applications of Li-ion batteries require higher energy and power densities, improved safety, and sophisticated battery management systems. To satisfy these demands, as battery performances depend on the network of constituent materials, it is necessary to optimize the electrode structure. Simultaneously, the states of the battery have to be accurately estimated and controlled to maintain a durable condition of the battery system. For those purposes, this research focused on the innovation of 3D electrode via additive manufacturing, and the development of fast and accurate physical based models to predict the battery status for control purposes. Paper I proposed a novel …

การออกแบบและพัฒนาอุปกรณ์ป้องกันการล้มสำหรับผู้สูงอายุด้วยคอนโทรลโมเมนต์ไจโรสโคป, ปริญเอก ร่มไตรรัตน์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การสูญเสียความสามารถในการทรงตัวของผู้สูงอายุทำให้ร่างกายเกิดการแกว่งของลำตัวมากขึ้นซึ่งเป็นการเพิ่มความเสี่ยงต่อการล้มของผู้สูงอายุ เพื่อลดความเสี่ยงต่อการล้มที่เกิดจากการแกว่งของร่างกายที่มากขึ้นจึงได้มีการออกแบบชุดอุปกรณ์ซีเอ็มจีซึ่งประกอบด้วยคอนโทรลโมเมนต์ไจโรสโคปคู่แบบไขว้กันและเซนเซอร์วัดความเอียงแบบสองแกน ชุดอุปกรณ์มีน้ำหนักรวม 15 กิโลกรัม มีขนาดโดยรวมกว้าง 22 เซนติเมตร ยาว 42 เซนติเมตร และสูง 45 เซนติเมตร การทำงานของชุดอุปกรณ์ซีเอ็มจีประกอบด้วยกระบวนการหลัก 3 กระบวนการ ได้แก่ กระบวนการเตรียมพร้อมก่อนสร้างแรงบิด กระบวนการสร้างแรงบิด และกระบวนการกลับนิวทรอล ได้ทำการทดสอบสมรรถนะการใช้งานจริงของอุปกรณ์บนผู้เข้ารับการทดสอบที่มีสุขภาพแข็งแรงโดยให้ผู้เข้ารับการทดสอบโน้มร่างกายไปจนกระทั่งสูญเสียการทรงตัวเพื่อจำลองสถานการณ์ที่ร่างกายของผู้สูงอายุเกิดการแกว่งของลำตัวจนกระทั่งสูญเสียการทรงตัว ผลการทดสอบสมรรถนะในการทำงานแสดงให้เห็นว่าชุดอุปกรณ์ซีเอ็มจีสามารถตรวจวัดทิศทางการล้มได้และสามารถสร้างแรงบิดต้านการล้มจากการแกว่งของลำตัวได้ทุกทิศทาง ชุดอุปกรณ์สามารถสร้างแรงบิดได้เพียงพอที่จะนำผู้เข้ารับการทดสอบที่สูญเสียการทรงตัวในทิศต่างๆกลับมาอยู่ในสภาวะที่ทรงตัวได้ เป็นการช่วยลดความเสี่ยงต่อการหกล้มของผู้สูงอายุที่สวมใส่ชุดอุปกรณ์

การออกแบบและการผลิตเครื่องขัดขนาดเล็กเพื่อปรับปรุงความกลมของหัวสะโพกเทียม, พศวัต มั่นนิธิวรกุล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

จากแนวทางตามมาตรฐาน ASTM F2033 หัวสะโพกเทียมโลหะทรงกลมต้องมีค่าความเบี่ยงเบนจากทรงกลมต่ำกว่า 10 ไมโครเมตร โดยในกระบวนการกลึงด้วยเครื่องCNCไม่สามารถกลึงทรงกลมได้แม่นยำเพียงพอ กระบวนการขัดหัวสะโพกเทียมจึงมีความจำเป็นอย่างมากเพื่อปรับปรุงให้หัวสะโพกเทียมทรงกลมมีค่าความเป็นทรงกลมได้ตามมาตรฐานดังกล่าว เนื่องจากเครื่องขัดหัวสะโพกเทียมในท้องตลาดมีราคาสูงและมีขนาดใหญ่ งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบและสร้างเครื่องขัดขนาดเล็กเพื่อปรับปรุงค่าความเป็นทรงกลมของหัวสะโพกเทียมให้ดีกว่าความเป็นทรงกลมที่ผลิตได้จากเครื่องกลึงซีเอนซี โดยทำการออกแบบและผลิตสปินเดิลความเที่ยงตรงสูงสองชุด สำหรับหมุนชิ้นงานหัวสะโพกเทียมหนึ่งชุด และสำหรับหมุนหินขัดทรงถ้วยหนึ่งชุด โดยได้ทำการเลือกใช้ตลับลูกปืนเชิงมุมซึ่งสามารถใส่แรงอัดเพื่อเพิ่มความเที่ยงตรงของระบบสปินเดิลได้ ในการออกแบบสปินเดิลทั้งสองมีการกำหนดข้อกำหนดการออกแบบสปินเดิลคือ ค่าการหมุนหนีศูนย์ของระนาบในแนวรัศมีของเพลาและความเร็วรอบสปินเดิล มีการกำหนดค่าความพอดีและพิกัดความเผื่อตามคู่มือการออกแบบสปินเดิล ทำการเลือกฐานสว่านแท่นเพื่อใช้ในการฟีดหินขัดทรงถ้วย มีการออกแบบฐานเครื่องจักรสำหรับติดตั้งสปินเดิลทั้งสอง โดยตัวฐานเครื่องจักรสามารถปรับตำแหน่งแกนหมุนของหินขัดทรงถ้วยเพื่อให้ใกล้กับจุดศูนย์กลางของหัวสะโพกเทียมมากที่สุด โดยผลการทดสอบสมรรถนะของสปินเดิลทั้งสองพบว่าตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ และผลการทดสอบการขัดหัวสะโพกเทียมพบว่าค่าความเบี่ยงเบนจากทรงกลมของชิ้นงานหัวสะโพกเทียมมีค่าลดลงหลังจากผ่านกระบวนการปรับปรุงความเป็นทรงกลมด้วยเครื่องขัดหัวสะโพกเทียมขนาดเล็ก ดังนั้นเครื่องขัดขนาดเล็กซึ่งได้ทำการออกแบบในงานวิจัยนี้ สามารถปรับปรุงค่าความเป็นทรงกลมของหัวสะโพกเทียมให้ดีกว่าความเป็นทรงกลมที่ผลิตได้จากเครื่องกลึงซีเอนซีได้

การใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกในเครื่องยนต์ Ci ชนิด Direct Injection, ยุทธนา ชาญณรงค์ชัย

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้จัดทำขึ้นเพื่อศึกษาผลของการใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกที่มีต่อสมรรถนะ ปรากฏการณ์การเผาไหม้รวมถึงค่าควันดำของเครื่องยนต์ ซึ่งในงานวิจัยนี้จะทดสอบกับเครื่องยนต์ Kubota รุ่น RT 140 DI โดยสามารถแบ่งการทดสอบออกได้เป็น 3 ส่วน โดยส่วนที่หนึ่งเป็นการทดสอบเพื่อดูค่าสมรรถนะที่สภาวะคงตัว ความเร็วรอบคงที่ ตั้งแต่ 1000 - 2400 รอบ/นาที ทั้งที่สภาวะภาระสูงสุดและภาระบางส่วนของเครื่องยนต์ พบว่า ที่ภาระสูงสุดของเครื่องยนต์เมื่อใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกสามารถสร้างค่าแรงบิดเบรกและกำลังเบรกได้น้อยกว่าเชื้อเพลิงดีเซลเนื่องจากมีอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงน้อยกว่าซึ่งเป็นผลมาจากความหนาแน่นของเชื้อเพลิงที่น้อยกว่า แม้จะมีค่าความร้อนของเชื้อเพลิงที่สูงกว่าจึงมีค่าอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะเบรกและค่าประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงานเชื้อเพลิงเบรกดีกว่า และที่สภาวะภาระบางส่วนของเครื่องยนต์เมื่อใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกจะมีอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะเบรก ค่าประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงานเชื้อเพลิงเบรกดีกว่าการใช้เชื้อเพลิงดีเซลสอดคล้องกับผลที่ภาระสูงสุด ส่วนที่สองเป็นการทดสอบค่าสมรรถนะของเครื่องยนต์และค่าควันดำที่จุดทดสอบตามมาตรฐาน ESC test cycle พบว่า เครื่องยนต์เมื่อใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกมีค่าสมรรถนะที่ดีกว่า ส่วนควันดำมีค่าเคียงกับเชื้อเพลิงดีเซล ส่วนที่สามเป็นผลการวิเคราะห์การเผาไหม้ของเครื่องยนต์เมื่อใช้เชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติก ในการทดสอบจะทำการวัดความดันในห้องเผาไหม้ ความดันเชื้อเพลิงที่ทางเข้าหัวฉีดและองศาเพลาข้อเหวี่ยง โดยบันทึกข้อมูลทุก ๆ 2 องศาเพลาข้อเหวี่ยง จำนวน 200 วัฏจักรต่อจุดทดสอบ ที่จุดทดสอบตามมาตรฐาน ESC test cycle พบว่า จุดเริ่มต้นการฉีดเชื้อเพลิงจะเข้าใกล้ศูนย์ตายบนเมื่อความเร็วรอบมากขึ้น ความดันในห้องเผาไหม้สูงสุดมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อภาระการทดสอบมากขึ้น ส่วนอัตราการปลดปล่อยความร้อนสูงสุดและการปล่อยความร้อนสุทธิมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อภาระการทดสอบมากขึ้น โดยมีค่าสัดส่วนมวลเชื้อเพลิงที่เผาไหม้อยู่ในช่วง 0.732 - 0.866 ซึ่งไม่ต่างจากเชื้อเพลิงดีเซล จากผลการทดสอบสามารถสรุปได้ว่าเชื้อเพลิงดีเซลสังเคราะห์จากขยะพลาสติกสามารถนำไปให้ในเครื่องยนต์ CI ชนิด Direct Injection ได้โดยไม่ต้องมีการปรับแต่งเครื่องยนต์ โดยมีค่าประสิทธิภาพต่าง ๆ ที่ดีกว่าและค่าควันดำใกล้เคียงกับการใช้เชื้อเพลิงดีเซล

Dynamic Response Modeling Of High Speed Planing Craft With Enforced Acceleration, Brian K. Johnson

Mechanical & Aerospace Engineering Theses & Dissertations

Due to the harsh conditions high speed planing crafts must endure, research to further the understanding of high speed vessel response during wave impacts was conducted. The integration of a finite element model and captured sea trial acceleration data was investigated. The research shows that the finite element model sub-model can be used in lieu of a full finite element model with minimum degradation in output, thus allowing for the analysis of local stress concentrations where critical equipment and or personnel may be located.

The research effort was completed to develop a method for realizing the stress field and deformation …

Numerical Modeling Of Capillary-Driven Flow In Open Microchannels: An Implication Of Optimized Wicking Fabric Design, Mehrad Gholizadeh Ansari

Masters Theses

"The use of microfluidics to transfer fluids without applying any exterior energy source is a promising technology in different fields of science and engineering due to their compactness, simplicity and cost-effective design. In geotechnical engineering, to increase the soil's strength, hydrophilic wicking fibers as type of microfluidics have been employed to transport and drain water out of soil spontaneously by taking advantage of natural capillary force without using any pumps or other auxiliary devices. The objective of this study is to understand the scientific mechanisms of the capability for wicking fiber to drain both gravity and capillary water out of …

Combustion Joining Of Regolith Tiles For The Construction Of Launch And Landing Pads On The Moon And Mars, Robert Edwin Ferguson

Open Access Theses & Dissertations

Combustion-based methods are attractive for space manufacturing because the use of chemical energy stored in reactants dramatically decreases the required external energy input. Recently, a sintering technique has been developed for converting lunar/Martian regolith into ceramic tiles, but it is unclear how to build a reliable launch/landing pad from these tiles with small amounts of energy and materials. Here the feasibility of joining regolith tiles using self-propagating high-temperature reactions between two metals powders is explored. Combustion of a 1:1 molar aluminum/nickel mixture placed in a gap between two tiles, made of JSC-1A lunar regolith simulant, was studied in an argon …

An Adaptive Creep Modeling Approach Using Metamodeling, Mohammad Shafinul Haque

Open Access Theses & Dissertations

Recent drives to increase the efficiency of existing fossil energy power plants and the development of Advanced Ultrasupercritical power plants, have led to designs with steam pressures above 4000 psi and temperatures exceeding 1400°F. The complexity of the applied thermo-mechano chemical boundary conditions makes it critically important to consider creep and creep related failures. A primary concern to FE practitioners is the determination of which constitutive models are the "best", capable of reproducing the mechanisms expected in an intended design accurately; as well as what experimental data sets are proper or "best" to use for fitting the constitutive parameters needed …

Predictive Modeling On The Piezoelectric Properties Of 3d Printed Functional Nanocomposites Using The Data Analytics Approach, Md Didarul Islam

Open Access Theses & Dissertations

This paper presents research done on prediction modeling using a data analytics approach to determine various factors affecting the piezoelectric properties of the 3D printed pressure sensors. Previously, the material extrusion 3D printing technique was used to fabricate pressure sensors composed of multiwall carbon nanotubes (CNT), barium titanate (BT), and polyvinylidene fluoride (PVDF) using simple fabrication and low-cost methods. This sensor produced a voltage output of 725 mV (0.13 pC/N) which is enough for pressure sensing applications. However, a holistic study to determine impacts of all factors was not carried out in the previous model. In this study, the design …

Design And Experimental Study Of A High Pressure And Supercritical Methane-Oxygen Burner, A S M Arifur Rahim Chowdhury

Open Access Theses & Dissertations

Directly heated supercritical oxy-fuel power cycles have potential to offer a higher thermal efficiency and lower pollutant emissions compared to existing power cycles. Recent thermodynamic analysis of the cycle performed by several groups including the UTEP-Air Liquide research team show that combustion in the vicinity of 300 bar pressure and 1000-1400 K temperature allows for relatively high system efficiencies while operating within the limit of practical combustor materials. However, the realization of directly heated supercritical power cycle requires combustion systems be designed to operate in supercritical conditions and at temperature far below the blowout limit of conventional flames (above 1500 …

Testing Of A 1n Af-M315e Thruster, Daniela Ivette Aguilar

Open Access Theses & Dissertations

The Center for Space Exploration and Technology Research (cSETR) at the University of Texas at El Paso (UTEP) is currently pursuing various space propulsion and small satellite projects. One of these projects is called Orbital Factory X (OFX), which mission is to design a 2U Cube-Satellite (Cube Sat) with 4 green mono-propellant thrusters along with multiple micro-cathode arc thrusters. A CubeSat is a small-scale version of a satellite that is usually placed in orbit for near earth missions. However, they have a relative short life and limited maneuverability due to their limited source of power and restricted payload. Now, technologies …

Titanium Incorporated Gallium Oxide (Ga-Ti-O): Structure Property Relationship And Performance Evaluation For Extreme Environment Applications, Sandeep Manandhar

Open Access Theses & Dissertations

The existing power generation systems, which utilize fossil fuels, are in dire need of efficient, reliable chemical sensors that can operate safely at higher temperatures. These sensors control the combustion environment and the emissions during combustion. Several sensing materials such as SnO2, ZnO, TiO2, WO3, and Ga2O3 exhibit high sensitivity to certain type of chemical molecules and in a certain range of temperatures. Among these candidate materials, β-Ga2O3 is stable at very high temperatures and has shown functionality for oxygen sensing at higher temperatures (>700°C). However, the response time and sensitivity must be significantly improved in order to derive …