Mechanical Engineering Commons^™

การออกแบบและผลิตข้อเข่าเทียมระบบไฮดรอลิกที่สามารถงอข้อเข่าได้ในช่วงเท้าสัมผัสพื้น, จิรณัฐ มานุ้ย

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัจจุบันผู้พิการขาขาดเหนือเข่าในประเทศไทยมีจำนวนเพิ่มมากขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับในอดีต ข้อเข่าเทียมจึงกลายมาเป็นอุปกรณ์สำคัญที่จะช่วยให้ผู้พิการมีคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้น เมื่อพิจารณาข้อเข่าเทียมที่อยู่ในท้องตลาดพบว่า ข้อเข่าเทียมระบบไฮดรอลิกเป็นข้อเข่าเทียมที่เหมาะที่สุดสำหรับผู้พิการขาขาดในประเทศไทย อย่างไรก็ตามข้อเข่าเทียมแบบนี้ต้องนำเข้าจากต่างประเทศซึ่งทำให้ผู้พิการเข้าถึงข้อเข่าเทียมนี้ได้ยาก ปัญหาที่พบอีกอย่างคือข้อเข่าเทียมระบบไฮดรอลิกในท้องตลาดมีการงอข้อเข่าในช่วงเท้าสัมผัสพื้นไม่้พียงพอ (0-4 º) งานวิจัยนี้จึงมีเป้าหมายที่จะออกแบบข้อเข่าเทียมระบบไฮดรอลิกที่สามารถงอข้อเข่าได้เหมาะสมที่ความเร็วต่าง ๆ และสามารถงอข้อเข่าในช่วงเท้าสัมผัสพื้นได้ ในการออกแบบเราจะใช้กลไกแบบใหม่ที่สามารถรับข้อมูลการเดิน 2 อย่างในการทำงาน ซึ่งข้อมูลนี้คือแรงปฏิกิริยาจากพื้นในแนวหน้าแข้ง และโมเมนต์รอบแกนหมุนที่ออกแบบ การออกแบบจะเริ่มจากการออกแบบระบบไฮดรอลิกที่ใช้สำหรับปรับมุมงอข่อเข่าช่วงเท้ายกขึ้นจากพื้น จากนั้นจึงออกแบบระบบล็อกข้อเข่าที่ใช้ป้องกันการงอข้อเข่าในช่วงเท้าสัมผัสพื้น หลังจากนั้นจึงตรวจสอบการทำงานด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ และทดสอบความแข็งแรงด้วยระเบียบวิธ๊ FEM ตามแนวทางมาตรฐาน ISO 10328: 2006 สุดท้ายจะทำการผลิตข้อเข่าเทียมขึ้นมาเพื่อทดสอบการใช้งานจริง จากผลการทดสอบพบว่าข้อเข่าเทียมไฮดรอลิกที่ออกแบบสามารถงอข้อเข่าในช่วงเท้าสัมผัสพื้นได้ 5-10 º ซึ่งมากกว่าข้อเข่าเทียมระบบไฮดรอลิกในท้องตลาด และสามารถปรับมุมงอข้อเข่าให้เหมาะสมกับความเร็วที่ใช้เดินได้โดยมีอัตราการเปลี่ยนมุมงอข้อเข่ามากสุดในช่วงเท้ายกขึ้นจากพื้นอยู่ที่ 27.5 º/(m/s) ซึ่งอัตราการเปลี่ยนแปลงนี้มีค่าอยู่ในช่วงที่ข้อเข่าเทียมระบบคอมพิวเตอร์สามารถทำได้ (3.5-28.1 º/(m/s)) นอกจากนี้ข้อเข่าเทียมที่ออกแบบยังมีความแข็งแรงเพียงพอสำหรับผู้พิการที่มีน้ำหนักไม่เกิน 80 kg

การประมาณการสิ้นเปลืองพลังงานเมื่อใช้รถปลั๊กอินไฮบริดแทนรถยนต์ในสภาพการจราจรจริงของกรุงเทพมหานคร, กันต์ ชัยสุวรรณ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ศึกษาถึงการใช้พลังงานของรถปลั๊กอินไฮบริดภายใต้พฤติกรรมการขับขี่ของผู้ใช้รถส่วนบุคคลในสภาพการจราจรจริงของกรุงเทพมหานคร พฤติกรรมการขับขี่ที่ส่งผลต่อการใช้พลังงานคือระยะทางขับขี่และระยะเวลาการจอดที่สอดคล้องกับระยะเวลาที่สามารถชาร์จพลังงานไฟฟ้าเต็มด้วยจุดชาร์จไฟฟ้าแบบต่างๆ บนสมมติฐานที่มีจุดชาร์จรองรับการจอดรถที่มีระยะเวลาสอดคล้องกันดังกล่าว พบว่าหากมีจุดชาร์จไฟฟ้ารองรับมากขึ้นจะสามารถเพิ่มค่า UF ได้ โดยที่ระยะ CD เท่ากับ 20 กม. ค่า UF กรณีที่มีเพียงการชาร์จไฟฟ้าจากที่พักคือ 0.31 หากมีจุดชาร์จไฟฟ้ารองรับตามสำนักงานจะเพิ่มค่า UF เป็น 0.40 หากมีจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะแบบเต้าเสียบทั่วไปครอบคลุมมากขึ้นจะเพิ่มค่า UF เป็น 0.48 และหากมีจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะแบบ Wall box ครอบคลุมมากขึ้นด้วยจะเพิ่มค่า UF เป็น 0.53 ค่า UF จากกรณีที่มีเพียงการติดตั้งจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะแบบเต้าเสียบทั่วไปสู่กรณีที่มีการติดตั้งจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะแบบ Wall box มีค่าสูงขึ้นเพียงเล็กน้อย จึงไม่จำเป็นต้องติดตั้งจุดชาร์จสาธารณะแบบ Wall box ในกรุงเทพมหานคร นอกจากพฤติกรรมการขับขี่ดังกล่าวแล้ว สิ่งที่ส่งผลต่อการใช้พลังงานของรถคือลักษณะเฉพาะของรถและสภาพการจราจรที่จะส่งผลต่อรูปแบบการขับขี่ การศึกษานี้ได้สร้างฐานข้อมูลอัตราการใช้พลังงานในโหมด CD และ CS ของรถปลั๊กอินไฮบริด 2 รุ่นที่ตั้งค่าให้เป็นรถปลั๊กอินไฮบริดประเภท Range-extender โดยใช้แบบจำลองค่ากำลังจำเพาะของยานพาหนะ ผลการสร้างแบบจำลองดังกล่าวพบว่ามีความแม่นยำสูงเมื่อนำไปประมาณการใช้พลังงานจากการขับขี่จริงเทียบกับการวัดและจากวัฏจักรการขับขี่มาตรฐานเทียบกับค่าที่ผู้ผลิตอ้างอิง การใช้พลังงานเฉลี่ยของการขับขี่ในกรุงเทพมหานครในโหมด CD และ CS จะถูกนำมาถ่วงน้ำหนักด้วยค่า UF ได้เป็นการใช้พลังงานเฉลี่ยระหว่าง 2 โหมด ที่จะมีการประหยัดพลังงานเทียบกับรถยนต์มากกว่า 50% หากมีจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะที่ครอบคลุมนอกเหนือจากที่ที่พักและสำนักงาน และหากดำเนินการตามนโยบายของภาครัฐที่ต้องการลดพลังงานจากภาคคมนาคมขนส่งลง 1,123 ktoe ด้วยการแทนที่รถยนต์ในกรุงเทพมหานครด้วยยานยนต์ไฟฟ้า 1.2 ล้านคัน โดยหากแทนที่ด้วยรถปลั๊กอินไฮบริดทั้งหมด ซึ่งมีความเป็นไปได้มากกว่าการแทนที่ด้วยรถไฟฟ้าทั้งหมด จะสามารถลดพลังงานได้ถึง 80% ของเป้าหมายที่ตั้งไว้หากมีจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะที่ครอบคลุม

การศึกษาอิงพารามิเตอร์ของระบบโคเจนเนอเรชันโดยใช้แบบจำลองคณิตศาสตร์, พงศ์ธร บุญฑริกพรพันธุ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้เป็นการศึกษาและออกแบบจำลองระบบโคเจนเนอเรชันเชิงคณิตศาสตร์ จากการออกแบบและวิเคราะห์ผลลัพธ์ ทำให้ทราบผลจากการปรับค่าพารามิเตอร์ในวัฏจักรเบรย์ตันได้แก่ อัตราส่วนความดัน อัตราความร้อนของเชื้อเพลิง ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกคอมเพรสเซอร์ และประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกกังหันแก๊ส ซึ่งผลจากการปรับค่าพารามิเตอร์ต่างๆเมื่อเทียบกับผลที่ได้จากแบบจำลองกรณีฐานของระบบโคเจนเนอเรชันเชิงคณิตศาสตร์นี้ การเพิ่มอัตราส่วนความดัน,การเพิ่มประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกกังหันแก๊ส และการเพิ่มประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของคอมเพรสเซอร์ ทำให้กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้ทั้งหมดเพิ่มขึ้นเพราะทำให้กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้ที่กังหันแก๊สเพิ่มขึ้นมากกว่าการลดลงของกำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จากกังหันไอน้ำ และทำให้ค่า PES เพิ่มขึ้นซึ่งมาจากกำลังไฟฟ้ารวมที่ผลิตได้มีปริมาณมากกว่าปริมาณอัตราความร้อนรวมที่ผลิตได้ แต่ค่าอัตราความร้อนรวมที่ผลิตได้ลดลง เนื่องจากอุณหภูมิแก๊สไอเสียที่ออกจากกังหันแก๊สลดลง ทำให้อุณหภูมิไอน้ำที่ผลิตได้ทั้งที่ความดันสูงและความดันต่ำลดลงส่งผลให้อัตราความร้อนที่ผลิตได้ลดลงทั้งคู่ การเพิ่มอัตราความร้อนของเชื้อเพลิงทำให้กำลังไฟฟ้ารวมที่ผลิตได้,อัตราความร้อนรวมที่ผลิตได้และค่า PES เพิ่มขึ้น เนื่องจากการเพิ่มอัตราความร้อนของเชื้อเพลิงทำให้อุณหภูมิของแบบจำลองนี้สูงขึ้นส่งผลให้กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จากกังหันแก๊สและกังหันไอน้ำเพิ่มขึ้น อัตราความร้อนที่ผลิตได้ที่ความดันสูงและความดันต่ำเพิ่มขึ้น และจากการที่กำลังไฟฟ้ารวมกับอัตราความร้อนรวมที่ผลิตได้เพิ่มขึ้นส่งผลให้ PES เพิ่มขึ้น ผลจากการเปรียบเทียบค่าพารามิเตอร์สี่ตัวกับค่า PES ซึ่งจากการคำนวณปรับพารามิเตอร์เพิ่มขึ้นเป็นร้อยละหนึ่งนั้นทำให้ได้ค่า PES เพิ่มขึ้นจากค่ากรณีฐาน ซึ่งค่าพารามิเตอร์ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกกังหันแก๊สเพิ่มขึ้นทำให้ได้ค่า PES เพิ่มขึ้นมากที่สุดคือ 0.572% ส่วนการปรับอัตราส่วนความดันเพิ่มขึ้นทำให้การเพิ่มขึ้นของค่า PES น้อยที่สุดคือ 0.055%

การพัฒนากลไกข้อเข่าของขาเทียมที่สามารถงอเข่าได้ในช่วงเท้าสัมผัสพื้นขณะเดิน, สันติภาพ เพิงสงเคราะห์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในปัจจุบันกลไกข้อเข่าเทียมที่ผู้พิการในประเทศไทยใช้กันอย่างแพร่หลายคือกลไกหลายแกนหนุนชนิด 4 ข้อต่อ (four-bar linkage) เนื่องจากกลไกดังกล่าวมีเสถียรภาพที่ดีในการเดินแต่ไม่สามารถขอเข้าได้ในช่วงเท้าสัมผัสพื้นขณะเดิน (Stance flexion) ซึ่งการงอเข่าในช่วงเท้าสัมผัสพื้นได้เล็กน้อยในขณะเดินนั้นช่วยให้ผู้พิการลดพลังงานในการเดินเนื่องจากช่วยลดการเคลื่อนที่จุดศูนย์ถ่วงของร่างกายในแนวขึ้นลง โดยกลไกข้อเข่าหลายแกนหมุนที่สามารถงอเข่าได้เล็กน้อยในช่วงเท้าสัมผัสพื้นในท้องตลาดมีกลไกชิ้นส่วนหลักที่มากกว่า 5 ชิ้นขึ้นไป ส่งผลให้ยากในการควบคุมการร่วมศูนย์ในการประกอบ การผลิต และซ่อมบำรุง ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อทำการออกแบบ สร้างและทดสอบกลไกข้อเข่าของขาเทียมที่สามารถงอเข่าได้ในช่วงเท้าสัมผัสพื้นขณะเดิน ซึ่งงานวิจัยนี้ได้ทำการออกแบบโดยใช้กลไกหลักเพียง 2 ชิ้น แล้วสามารถงอได้เหมือนธรรมชาติในช่วงเท้าสัมผัสพื้นขณะเดิน โดยใช้วิธีที่กลไกสามารถหมุนได้ 2 ทิศทาง คือตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกา แต่กลไกเกิดการงอมาทางเดียวกันคือการพองอแบบเข่าคนปกติมาทางด้านหลังลำตัว โดยการออกแบบกลไก four-bar linkage ให้พับงอแต่ละแบบจากการออกแบบจุดหมุน ICZV ของกลไกให้สัมพันธ์กับทิศทางของแรงที่พื้นกระทำกับเท้า จากนั้นทำการแปลงกลไก four-bar linkage ให้เป็นกลไกแบบ Slot จนเหลือกลไกหลักเพียง 2 ชิ้น หลังจากนั้นทำการผลิตและทดสอบเดินจริงด้วยอุปกรณ์จำลองผู้พิการขาขาดสำหรับคนปกติแล้วได้ผลสรุปว่ากลไกสามารถเดินได้และมีมุมงอเข่าที่เหมือนธรรมชาติโดยในจังหวะที่เท้าสัมผัสพื้นมีมุมงอสูงสุดที่ 9.29 องศา โดยออกแบบไว้ที่ 10 องศาและในจังหวะที่ เท้าลอยพ้นพื้นมีมุมงอสูงสุดที่ 60 องศา ด้วยความเร็วในการเดินที่ 0.83 เมตรต่อวินาที แล้วทำการปรับปรุงกลไกเพื่อให้ผ่านการทดสอบความแข็งแรงตามแนวทางมาตรฐาน ISO 10328 โดยทำการเปลี่ยนเพลาจากเพลากลมเป็นเพลาที่สัมผัสไปกับพื้นผิวของร่อง Slot เพื่อลดความเค้นที่เกิดขึ้นบนร่อง Slot หลังจากการทดสอบวิธี Finite elements ด้วยโปรแกรม Ansys พบว่ากลไกดังกล่าวที่ถูกปรับปรุงใหม่สามารผ่านการทอดสอบความแข็งแรงตามแนวทางมาตรฐาน ISO 10328 สำหรับภาระแรงแบบ P4 สำหรับผู้พิการที่มีน้ำหนักน้อยกว่า 80 กิโลกรัมสามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัย

Active Duty Training For Support Of Navy's Additive Manufacturing Strategy, Vukica M. Jovanovic, Onur Bilgen, Karina Arcaute, Michel A. Audette, Anthony W. Dean

Engineering Technology Faculty Publications

Additive manufacturing has recently gained the attention of multiple stakeholders, including those in the advanced manufacturing industry, research and government labs, academia, and the Navy community. Various efforts within the Navy focus on studying the best way for parts to be built and repaired for marine and naval vessels. Rapid manufacturing of spare components is particularly important for sailors, especially while deployed on warships, as they often do not have timely access to spare parts from the supply chain. For that purpose, a multidisciplinary team of engineering and education faculty have developed a series of workshops to train on-duty sailors …

Degradation Resistant Surface Enhanced Raman Spectroscopy Substrates, Ryan D. Scherzer

UNF Graduate Theses and Dissertations

Raman spectroscopy is employed by NASA, and many others, to detect trace amounts of substances. Unfortunately, the Raman signal is generally too weak to detect when very small, but non-trivial, amounts of molecules are present. One way around this weak signal is to use surface enhanced Raman spectroscopy (SERS).

When used as substrates for SERS, metallic nanorods grown using physical vapor deposition (PVD) provide a large enhancement factor to the Raman signal, as much as 10¹². However, Silver (Ag) nanorods that give high enhancement suffer from rapid degradation as a function of time and exposure to harsh environment. …

Performance Analysis On Free-Piston Linear Expander, Furkan Kodakoglu

UNF Graduate Theses and Dissertations

The growing global demand for energy and environmental implications have created a need to further develop the current energy generation technologies (solar, wind, geothermal, etc.). Recovering energy from low grade energy sources such as waste heat is one of the methods for improving the performance of thermodynamic cycles. The objective of this work was to achieve long-term steady state operation of a Free-Piston Linear Expander (FPLE) and to compare the FPLE with the currently existing expander types for use in low temperature energy recovery systems. A previously designed FPLE with a single piston, two chambers, and linear alternator was studied …

A Hybrid Nonlinear Vibration Energy Harvester, Wei Yang, Shahrzad Towfighian

Mechanical Engineering Faculty Scholarship

Vibration energy harvesting converts mechanical energy from ambient sources to electricity to power remote sensors. Compared to linear resonators that have poor performance away from their natural frequency, nonlinear vibration energy harvesters perform better because they use vibration energy over a broader spectrum. We present a hybrid nonlinear energy harvester that combines bi-stability with internal resonance to increase the frequency bandwidth. A two-fold increase in the frequency bandwidth can be obtained compared to a bi-stable system with fixed magnets. The harvester consists of a piezoelectric cantilever beam carrying a movable magnet facing a fixed magnet. A spring allows the magnet …

A Study Of Acoustic Reflections To Determine The Location, Size, Shape, And Orientation Of Reflecting Objects, Brandon M. Heller

Masters Theses

This study was conducted to examine the properties of sound in relation to echolocation, specifically in relation to its use by humans. Through my thesis, objects of varying shape and size were subjected to a sound wave to determine details about the object from the reflected sound. The shapes' comparisons were conducted at varying distances, measuring the intensity of the returning sound wave at several frequencies. The results demonstrated a correlation between the intensity of the sound in regards to distances, area of the reflector, and the shape of the reflector.

Toward Human-Like Automated Driving: Learning Spacing Profiles From Human Driving Data, Syed Ali

Wayne State University Dissertations

For automated driving vehicles to be accepted by their users and safely integrate with traffic involving human drivers, they need to act and behave like human drivers. This not only involves understanding how the human driver or occupant in the automated vehicle expects their vehicle to operate, but also involves how other road users perceive the automated vehicle’s intentions. This research aimed at learning how drivers space themselves while driving around other vehicles. It is shown that an optimized lane change maneuver does create a solution that is much different than what a human would do. There is a need …

Strain Rate Dependence And Impact Behavior Of Abs (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene) Amorphous Thermoplastic, Mehmet Akif Dundar

Wayne State University Dissertations

ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) is an extensively utilized amorphous thermoplastic in numerous engineering applications, such as marine, aerospace, automotive, electronic enclosures and housings because it offers many distinctive material properties, including good impact resistance, high toughness, high stiffness and high compressive strength. The most considerable material quality of ABS is its excellent impact resistance compared to other amorphous thermoplastics and this distinguished material ability makes the ABS very appealing for such unique engineering applications where a good impact resistance is highly needed. Nevertheless, the material behavior of ABS under impact loads is highly complex due to chaotically arranged chain macromolecules and randomly …

Simulation Of Human Ankle Trajectory During Stance Phase Of Gait, Leslie Castelino

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

A simulation was developed which mimics the human gait characteristics based on the input of an individual’s gait trajectory. This simulation also estimates the impedance of the human ankle based on the ground reaction forces measured by the force plate. This simulation will accept alterations of the following parameters: total body weight, weight of the shank, weight of the foot, trajectories of the shank and foot of the individual and orientation of the force plate, which would generate a new gait trajectory for the ankle during the stance phase of gait. The goal of this simulation was to validate the …

Mech 350: Introduction To Dynamics And Controls Of Engineering Systems—A Peer Review Of Teaching Project Benchmark Portfolio, Benjamin S. Terry

UNL Faculty Course Portfolios

There are two purposes of this portfolio. The first purpose is to outline and explain my approach to teaching this classic and fundamental course. I highlight in detail the purpose and curricula, the desired outcomes, and the goals and objectives. I also describe how the course activities and my teaching methodology support the course objectives. The second purpose of this portfolio is to describe a simple course modification—the introduction of a recitation session—and to test in a preliminary way the effect of this change on students’ attitudes towards the examples worked out in class. The results show that in the …

Meng 3250: Mechanics Of Elastic Bodies—A Peer Review Of Teaching Project Benchmark Portfolio, Jinying Zhu

UNL Faculty Course Portfolios

This portfolio focuses on mechanics of materials (course title: Mechanics of Elastic Bodies), a sophomore level course taken primarily by civil engineering and architectural engineering majors on Omaha campus. It is a prerequisite for broad range of courses in mechanical, civil and agricultural engineering majors. This course studies the mechanics of solids with applications to science and engineering, including stress, strains and deformation in structural elements (axial, torsional and bending), shear and moment diagram for beams, and a brief introduction to material failure mechanisms.

This portfolio describes the teaching methods used to help students understand the fundamental knowledge about material …

Exploiting Modern Image Processing In Surface Flow Visualisation, Tarek Ihab Abdelsalam, Richard Williams, Grant Ingram

Mechanical Engineering

Surface flow visualisation is an experimental technique where the surface of interest is painted with an oil and dye mixture before a flow is applied to the object. In regions of high shear stress the oil/dye mixture is then removed and in regions of low shear stress the oil/dye mixture stays or builds up. The resulting pattern can be analysed to determine the structure near the surface under test, this is normally done in a qualitative manner with flow structures being identified based on the expertise of the experimentalist. Modern image processing tools can identify shapes and lines in pictures …

The Effects Of Fiber Orientation And Volume Fraction Of Fiber On Mechanical Properties Of Additively Manufactured Composite Material, Suresh Chandra Kuchipudi

All Graduate Theses, Dissertations, and Other Capstone Projects

Additive manufacturing (AM) also known as 3D printing has tremendous advancements in recent days with a vast number of applications in industrial, automotive, architecture, consumer projects, fashion, toys, food, art, etc. Composite materials are widely used in structures with weight as a critical factor especially in aerospace industry. Recently, additive manufacturing technology, a rapidly growing innovative technology, has gained lot of importance in making composite materials. The properties of composite materials depend upon the properties of constituent’s matrix and fiber. There is lot of research on effect of fiber orientation on mechanical properties of composite materials made using conventional manufacturing …

Skintronics: Wireless, Skin-Wearable Electronics For Monitoring Of Electrocardiogram, Matthew B. Piper, Woon-Hong Yeo, Yongkuk Lee

UROP Posters

The ECGs I micro-fabricate are designed to be flexible, stretchable and wireless circuits that can be applied to the skin directly. The device is encased in a conformal, silicon-like substrate, that allows the ECG to be attached with the electrodes. Each electrode has been previously measured and verified that it will be correctly placed for an accurate reading. Prototyping this ECG/electrode device allows the user to mount the prototype directly to the patient without having to attach and wire ten other electrodes. This prototype solves the issue that comes about when a doctor, nurse or emergency medical technician must attach …

Dynamic Testing Of Bovine Cortical Bone, Kenton Wong

Honors Theses

Bone is the primary structural element of mammalian animals. It plays a critical role in support, strength, and resilience, and has been the subject of many investigations into its material properties. The high strain rate behavior of bone has remained relatively unexplored, however, and its properties under dynamic loads perpendicular to the diaphysis of the bone are somewhat poorly understood. Bone is an anisotropic material and displays different properties depending on its orientation during testing. It is known that bone is weaker under a compressive load in the transverse direction, but the relationship has not been tested at high strain …

Anisotropic Character Of Low-Order Turbulent Flow Descriptions Through The Proper Orthogonal Decomposition, Nicholas Hamilton, Murat Tutkun, Raúl Bayoán Cal

Mechanical and Materials Engineering Faculty Publications and Presentations

Proper orthogonal decomposition (POD) is applied to distinct data sets in order to characterize the propagation of error arising from basis truncation in the description of turbulence. Experimental data from stereo particle image velocimetry measurements in a wind turbine array and direct numerical simulation data from a fully developed channel flow are used to illustrate dependence of the anisotropy tensor invariants as a function of POD modes used in low-order descriptions. In all cases, ensembles of snapshots illuminate a variety of anisotropic states of turbulence. In the near wake of a model wind turbine, the turbulence field reflects the periodic …

Fifty-Plus-Year Postflight Analysis Of First Fluid Experiment Aboard A Spacecraft, Mark M. Weislogel, Yongkang Chen, William J. Masica, Fred J. Kohl, Robert D. Green

Mechanical and Materials Engineering Faculty Publications and Presentations

This year marks the 55th anniversary of the first fluid physics experiment performed aboard a spacecraft during the Mercury-Atlas 7 mission. Since then, NASA has conducted over 80 fluids physics experiments aboard a variety of spacecraft, many of which have enhanced the understanding of large-length-scale capillary phenomena relevant to liquid management in the weightless state. As both celebration and demonstration, the Mercury-Atlas 7 fluids experiment is revisited in light of the current understanding of large-length-scale capillary fluidics. Employing a modern numerical tool, a rich variety of experimental outcomes are discovered that were not observed during the flight experiment. Interestingly, experimental …

Reversible Control Of The Magnetization Of Spinel Ferrites Based Electrodes By Lithium-Ion Migration, Guodong Wei, Lin Wei, Dong Wang, Yanxue Chen, Yufeng Tian, Shishen Yan, Liangmo Mei, Jun Jiao

Mechanical and Materials Engineering Faculty Publications and Presentations

Lithium-ion (Li-ion) batteries based on spinel transition-metal oxide electrodes have exhibited excellent electrochemical performance. The reversible intercalation/deintercalation of Li-ions in spinel materials enables not only energy storage but also nondestructive control of the electrodes’ physical properties. This feature will beneft the fabrication of novel Li-ion controlled electronic devices. In this work, reversible control of ferromagnetism was realized by the guided motion of Li-ions in MnFe₂O₄ and γ-Fe₂O₃ utilizing miniature lithium-battery devices. The in-situ characterization of magnetization during the Li-ion intercalation/deintercalation process was conducted, and a reversible variation of saturation magnetization over 10% was observed …

Eliminating The Illusion Of Learning From Engineering Courses, Jason Weaver

Faculty Publications

This paper describes the efforts of the author to incorporate tools into an undergraduate engineering course to help facilitate better learning and assess proficiency more effectively by avoiding the illusion of learning. Several techniques are used, including suggestions from the recent book Make It Stick by Brown, Roediger, and McDaniel. Student feedback and instructor observations are discussed, and future recommendations for the course are given

Finite Element Modeling Of The Plantar Fascia: A Viscohyperelastic Approach, Alexander Knapp

UNF Graduate Theses and Dissertations

The present work details the creation and analysis of a finite element model of the foot, wherein the plantar fascia was modeled as a viscohyperelastic solid. The objective of this work was to develop a fully functional CAD and Finite Element Model of the foot and plantar fascia for analysis by examining the transient stresses on the plantar fascia through the use of a viscohyperelastic material model. The model’s geometry was developed through the use of image processing techniques with anatomical images provided by the National Institutes of Health. The finite element method was used to analyze the transient response …

Characterization Of Electrically Conductive Inks In Simulated Space Environment, Kazi Md Masum Billah

Open Access Theses & Dissertations

Increasing numbers of satellite missions necessitate a standalone power supply with self-recovery capabilities in case of failure in the space environment. A self-repairing kit was developed with the capabilities to repair the damaged solar array by dispensing conductive inks. Dispensing of conductive materials using direct writing technology to the space environment not only repairs damaged electronic components but also demonstrates the possibilities of manufacturing in outer space. For earth application, properties of direct writing inks have been evolved. In space application, direct writing inks or conductive inks have some issues such as outgassing, vapor pressure, curing etc.Therefore, having the properties …

Organic-Inorganic Graphite And Transition Metal Dichalcogenide Based Composites For 3d Printing, Jorge Alfredo Catalan Gonzalez

Open Access Theses & Dissertations

This project was multipronged to help fuse together topics of additive manufacturing and two-dimensional (2D) layered materials, and studying the mechanical and electrical properties of the composites produced. The composites are made from the thermoplastic polymer acting as a matrix and the graphite and 2D transition metal dichalcogenides (TMDs) serving as the filler or reinforcement. Different concentrations of TMD's were added to the matrix to study the effect of composition on the mechanical and electrical properties. To shed insights into the mechanical properties, test coupons were produced as "dog bone" structures for tensile testing using the ASTM D638 type 5 …

On-Orbit Autonomous Repair: Systems Design And Project Management Of The Orbital Factory Ii Cube-Satellite, Mike Louis Everett

Open Access Theses & Dissertations

In 2016, a group of faculty, staff and students from the University of Texas at El Paso submitted a formal entry to the ULA CubeCorp competition to launch a 1U Cube Satellite into Orbit. In September of 2016, the team was awarded a launch opportunity to a prestigious GTO orbit to test and validate electrically conductive printing on within the Van Allen Radiation belts. This Dissertation is focused upon the management plan and specific decision that were implemented to accomplish this goal within a one year time frame and on a conservative budget.

In 2018 this satellite will launch aboard …

Behavior Of Sandwich Composite Cores Under Extreme Conditions, Carlos Daniel Garcia Perez

Open Access Theses & Dissertations

The use of composite structures for diverse applications have become of great interest for scientists and engineers thanks to the advantages that they may offer in comparison to conventional materials. In the case of sandwich composite structures, its mechanical properties can be tailored according to the necessities through the correct selection of a core and facesheets. In combination, this "new" material will have superior properties compared to traditional materials such as steel and aluminum. For arctic exploration, a core with low moisture absorption, low density, and resistance to extreme, low temperatures is desirable for this type of application. This Thesis …

Studies On Woven Carbon/Vinyl Ester Composites: Environmental Effects, Joining And Hybridization, Ricardo Garcia

Open Access Theses & Dissertations

The incessant demand for fiber reinforced polymer composites, or FRPCs, in industrial applications which desire materials that possess high strength-to-weight ratios, generates a theory-to-practice void which must be filled with scientific research. In this Thesis, woven carbon/vinyl ester composites are studied under a wide spectrum of settings and conditions. The adverse effects of sea water environment and arctic temperatures on such mentioned composites are explored in the form of moisture uptake, impact on flexural modulus, strength and structural damage. It was found that sea water saturation in general degrades the flexural strength up to 19.45%, and arctic exposure and combined …

Design Of A 1 Megawatt Heat Input Direct Power Extraction System For Advanced Topping Cycles, Brian Matthew Lovich

Open Access Theses & Dissertations

Power development has become a standard for living; as such more efficient and cleaner methods are desired. One such method is that of the direct power extraction system utilizing Magnetohydrodynamic properties. This paper will discuss the combustor designed and developed for a direct power extraction system at the 1 MW heat input range. A short history of the power systems utilized with a focus on the direct power class will be conducted in the first chapter to give insight into the benefits of using the direct power system. Then a literature review the fundamentals of direct power systems will be …

Flexible Analysis Of Creep Rupture Database And Accelerating The Acquisition Of Creep Rupture Data, Christopher Ramirez

Open Access Theses & Dissertations

A comprehensive statistical analysis of creep data is a difficult task because there are many layers of uncertainty for a given dataset. Sources of uncertainty are inherent in both the databases that provide data, and the data themselves. Additionally, creep rupture predictions made with time-temperature parameter (TTP) models add an additional layer of uncertainty due to the fundamentally different ways in which each TTP model predicts creep behavior. A set of guidelines from the ECCC currently exist for such analyses, but they are best suited for narrowly-defined datasets. In this study, a broader set of guidelines are developed to analyze …