Mechanical Engineering Commons^™

Assessment Of Surface Waviness In A Wire Arc Additive Manufacturing Process, Shammas Mahmood Shafi

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) is increasingly recognized for its ability to produce metal components with high deposition rates and efficiency, particularly in the aerospace and automotive sectors. However, one significant challenge that WAAM faces is achieving surface quality that complies with industry standards, as well as creating geometries that closely resemble the initial design. A crucial factor contributing to this challenge is surface waviness, which is an inherent characteristic of the WAAM process. This waviness arises from the geometry of the weld beads and the overlap distance between them. It can adversely affect the fusion quality of successive layers, …

Additive Manufacturing Of Steel And Aluminum Structures: Modeling And Experiments, Manoj Kumar Reddy Rangapuram

Doctoral Dissertations

"Additive manufacturing (AM) is defined as the process of joining materials to make objects from three-dimensional model data. Complex geometries can be easily manufactured compared to conventional subtractive methods with more freedom and flexibility in the design process. As the demand for AM process increased, it has become critical to understand the process and various parameters that constitute in affecting the quality of the manufactured part. Conducting experiments can be time intensive and costly to optimize a process. Modeling can be used as an aid to optimize, examine, and predict the process outcome.

The objective of this study is (i) …

Linear Actuator Using Electromagnetic Brake For Damping Modulation In Physical Human-Robot Interaction, Zahid Ullah

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Improving the transparency of high-transmission-ratio linear actuators is essential for enhancing the safety and performance of high-force robotic systems that engage in physical contact with humans in unstructured environments. However, achieving this goal presents significant challenges. A proposed solution for active body weight support systems involves a linear actuator design, combining a high-force unit with an agile, highly back-drivable unit, using an electrorheological-fluid brake. This dissertation introduces an approach that utilizes an electromagnetic (EM) brake with a reduced rotor inertia to address these challenges. The EM brake's increased torque capacity allows for integration with a low-gear-ratio linear transmission. The mini …

ระบบการเรียนปฏิบัติการร่วมกันจากระยะไกลร่วมกับโมเดลภาษาขนาดใหญ่บนเว็บแอปพลิเคชันสำหรับการทดลองสอบเทียบเทอร์โมคัปเปิล, ภูมิรพี เมเยอร์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

แม้การระบาดของโควิด-19 จะผ่านพ้นไปแล้ว แต่การพัฒนาและเพิ่มความสามารถของห้องปฏิบัติการระยะไกลให้ทันสมัยและพร้อมใช้งานยังคงมีความสำคัญ งานวิจัยนี้นำเสนอระบบ Telepresence Laboratory ที่รวมการควบคุมการทดลองจากระยะไกลผ่าน Web Application กับการใช้งาน Large Language Model (LLM) เพื่อสร้างผู้ช่วยอัจฉริยะสำหรับการทดลองสอบเทียบเทอร์โมคัปเปิล ระบบนี้สนับสนุนการเรียนรู้ผ่านการคำนวณค่าพารามิเตอร์ ตอบคำถาม และแนะนำขั้นตอนการทดลองในแบบเรียลไทม์ การประเมินระบบครอบคลุมสามด้าน ได้แก่ คุณสมบัติและประโยชน์เปรียบเทียบกับการทดลองแบบดั้งเดิม, ประสิทธิภาพของ LLM ในการสนับสนุนการทดลอง และความพึงพอใจจากผู้ทดลอง ผลการประเมินพบว่าระบบช่วยเพิ่มการเข้าถึง ลดภาระผู้สอน และลดเวลาในการคำนวณ แม้ว่าจะยังมีข้อจำกัดในด้านการมอบประสบการณ์สัมผัสจริงและความล่าช้าในการตอบสนองของ LLM สรุปได้ว่าระบบเหมาะสำหรับการเรียนที่มุ่งเน้นความเข้าใจทฤษฎีและกระบวนการทดลอง แต่ไม่เหมาะสำหรับการเรียนรู้การใช้งานเครื่องมือที่ซับซ้อน

Ifn-𝜸 And Il-10 Immunosensor With Vertically Aligned Carbon Nanotube Interdigitated Electrodes Toward Pen-Side Cattle Paratuberculosis Monitoring, Shaowei Ding, Benjamin J. Brownlee, Kshama Parate, Cicero C. Pola, Bolin Chen, Jesse M. Hostetter, Douglas Jones, John Jackman, Brian D. Iverson, Jonathan C. Claussen

Faculty Publications

Highly sensitive vertically aligned carbon nanotube arrays (VANTAs) interdigitated electrode (IDE) arrays are developed for electrochemical biosensing of two cytokines (i.e., interleukin-10 (IL-10) and interferon-gamma (IFN-𝜸)) that are useful for early detection Johne’s disease (Bovine Paratuberculosis) in cattle. The high aspect ratio VANTA-IDEs (50–60 μm in height) are grown through a chemical vapor deposition process from an iron (Fe) catalyst that is lithographically patterned on a silicon wafer with equal finger width and inter-finger spacing of 25 μm. After functionalization with distinct antibodies the VANTA-IDEs are capable of selective detection of both IL-10 and IFN-𝜸 within an actual biological matrix …

Dynamics Of A 3-D Inlet/Isolator Measured With Fast Pressure-Sensitive Paint, Andrew N. Bustard, Mark E. Noftz, Mitsugu Hasegawa, Hirotaka Sakaue, Joseph S. Jewell, Nicholas J. Bisek, Thomas J. Juliano

Publications

Fast pressure-sensitive paint (PSP) was applied to an inlet/isolator designed using the Osculating Internal Waverider Inlet with Parallel Streamlines (OIWPS) method. The dorsal isolator surface pressure was measured using anodized-aluminum PSP through transparent cast acrylic that makes up the ventral portion of the isolator. Temperature-sensitive paint was utilized to correct for the PSP’s temperature sensitivity. The model was tested under Mach 5.7 flow at Re = 8.5 ×106 /m and 10.2 ×106 /m in the AFOSR–Notre Dame Large Mach-6 Quiet Tunnel (ANDLM6QT) under conventional noise conditions. Flow phenomena, such as shocks originating in the inlet and flow separation at the …

Material Models For Simulation Of Steel Hot Rolling Process Using Experimentally Determined Properties At Elevated Temperatures And Strain Rates, Siva Sai Krishna Dasari

Doctoral Dissertations

"Hot rolling is one of the most important and complex process that includes large material deformation, different contact conditions, complex geometries and different temperature gradients along with micro structural changes such as viscoplasticity, dynamic recrystallization, and static softening. In the present work, the viscoplasticity, damage evolution, static softening and void closure of alloyed metal during hot rolling process was numerically investigated. Gleeble^TM hot compression and double hit tests were performed to provide experimental stress-strain curves at recrystallization temperatures and at different strain rates. Johnson-Cook viscoplastic model was calibrated using experimental stress-strain curves. Static softening model was developed at varying …

การศึกษาลักษณะของผู้ขับขี่รถจักรยานยนต์และพื้นที่ปลอดภัยในสภาพการขับขี่ตามธรรมชาติในกรุงเทพฯ, ยุวไร ไวสะอาด

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การศึกษานี้มุ่งเน้นการวิเคราะห์พฤติกรรมของผู้ขับขี่รถจักรยานยนต์และพื้นที่ความปลอดภัยในสภาพการขับขี่จริงในเขตเมืองกรุงเทพมหานคร โดยใช้แนวทางการศึกษาพฤติกรรมแบบธรรมชาติ (Naturalistic Riding Study) เพื่อตรวจสอบลักษณะพฤติกรรมของผู้ขับขี่และระดับพื้นที่ปลอดภัยในสภาพแวดล้อมการจราจรจริง เช่น การวัดเป็นเวลาเว้นระยะด้านหน้า ระยะห่างด้านข้าง ลักษณะของยานพาหนะรอบข้าง โดยการติดตั้งอุปกรณ์ตรวจวัดและบันทึกข้อมูล เช่น 3D LiDAR สำหรับตรวจจับตำแหน่งของวัตถุรอบข้าง, ระบบ CAN Bus สำหรับอ่านค่าความเร็วและการเร่งของรถจักรยานยนต์, กล้องบันทึกวิดีโอ และคอมพิวเตอร์สำหรับประมวลผล เพื่อประเมินระดับความปลอดภัยในขณะขับขี่ในสภาวะปกติ (Cruising) โดยรถจักรยานยนต์ทดลองที่มีขนาดกว้าง 0.74 เมตร และยาว 1.94 เมตร เพื่อเก็บข้อมูลจากกลุ่มตัวอย่างผู้ขับขี่จำนวน 20 คน ซึ่งมีประสบการณ์และความมั่นใจในการขับขี่บนถนนสายหลัก จากข้อมูลทั้งหมด 2,828 เหตุการณ์ พบว่าผู้ขับขี่ทั้งหมด มีค่าเฉลี่ยระยะห่างด้านข้าง (Lateral Clearance: Wa) เท่ากับ 1.47 เมตร และเวลาเว้นระยะด้านหน้า (Time Headway: TH) เท่ากับ 0.82 วินาที ผลการทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าผู้ขับขี่ในกลุ่มที่มีความเสี่ยงต่ำมีแนวโน้มเว้นระยะห่างมากกว่ากลุ่มเสี่ยงปานกลางอย่างชัดเจน ซึ่งสามารถนำไปใช้เป็นแนวทางในการกำหนดมาตรการด้านความปลอดภัย และการพัฒนาเทคโนโลยีช่วยขับขี่สำหรับผู้ใช้รถจักรยานยนต์ ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงของอุบัติเหตุและเพิ่มความปลอดภัยให้กับผู้ใช้ถนนในประเทศไทย

การประเมินสมรรถนะของอุปกรณ์เทอร์โมโฟโตโวลทาอิกระยะใกล้ชนิดเซลล์แผ่นฐานเจอร์เมเนียม, ณัฐกมล พงศ์เต็มสุข

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินและปรับปรุงสมรรถนะของอุปกรณ์เทอร์โมโฟโตโวลทาอิกระยะใกล้ โดยใช้เจอร์เมเนียมชนิดพีเป็นชั้นแผ่นฐาน และมีตัวแผ่รังสีเป็นทังสเตนที่อุณหภูมิ 1400 เคลวิน ทำงานในย่านการแผ่รังสีความร้อนระยะใกล้ ระยะห่างเซลล์และตัวแผ่รังสี 100 นาโนเมตร สำหรับโครงสร้างเซลล์ชนิด 1. แถบโลหะชั้นหน้า (Front contact) 2. แถบโลหะประสานด้านหลัง (Interdigitated Back Contact; IBC) โดยใช้แบบเทคนิคการวิเคราะห์คลื่นควบคู่เคร่งครัด (Rigorous-coupled wave analysis; RCWA) ควบคู่กับทฤษฎีการผันผวนสูญเสีย (Fluctuation-Dissipation Theorem; FDT) ในการคำนวณฟลักซ์การแผ่รังสีความร้อนในระยะใกล้สำหรับโครงสร้างเซลล์ทั้งสองชนิด และ ใช้เทคนิคการวิเคราะห์สมดุลโดยละเอียด (Detailed balance analysis; DTB) ในการประเมินปริมาณกระแสพลังแสงและประสิทธิภาพการแปลงของอุปกรณ์ เฉพาะเซลล์ชนิดแถบโลหะชั้นหน้า เนื่องด้วยข้อจำกัดของแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับวิเคราะห์พฤติกรรมทางประจุไฟฟ้าของโครงสร้างเซลล์ชนิดแถบโลหะประสานด้านหลัง ผลการศึกษาแสดงว่า สำหรับเซลล์ชนิดแถบโลหะชั้นหน้า โครงสร้างสะพานอากาศด้านหลังและการลดความหนาของแผ่นฐานเจอร์เมเนียมสามารถลดฟลักซ์ความร้อนในช่วงต่ำกว่าค่าแถบพลังงาน ที่สะสมภายในเซลล์ลงได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยไม่ลดการดูดกลืนพลังงานที่สามารถแปลงเป็นไฟฟ้าได้ ทำให้ประสิทธิภาพของเซลล์สูงขึ้น โดยเฉพาะกรณีเซลล์บางที่มีชั้นสะพานอากาศ มีประสิทธิภาพเพิ่มจาก 16.73 เป็น 31.39 เปอร์เซ็นต์ ในกรณีของโครงสร้างเซลล์ชนิดแถบประสานด้านหลัง การเพิ่มความกว้างของช่องอากาศระหว่างอิเล็กโทรดสามารถลดฟลักซ์ช่วงต่ำกว่าค่าแถบพลังงาน ที่สะสมในเซลล์ลงได้ 24.16 เปอร์เซ็นต์ โดยที่ฟลักซ์ในช่วงสูงกว่าคาแถบพลังงานไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก จึงไม่มีผลกระทบต่อความสามารถในการแปลงพลังงานโดยรวมของอุปกรณ์ อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพการจัดการความร้อนภายในเซลล์เพิ่มขึ้นประมาณ 6 เปอร์เซ็นต์ ทั้งนี้มีข้อจำกัดจากความต้านทานแผ่นที่เพิ่มขึ้นตามความกว้างช่องว่าง งานวิจัยนี้ชี้ให้เห็นถึงแนวทางการออกแบบโครงสร้างเซลล์เทอร์โมโฟโตโวลทาอิก ที่สามารถลดความร้อนสะสมโดยไม่กระทบต่อพลังงานที่สามารถนำไปใช้งาน ช่วยสนับสนุนการออกแบบระบบเทอร์โมโฟโตโวลทาอิก ระยะใกล้ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นในอนาคต

การพัฒนาอัลกอริธึมการประมวลผลภาพแบบอัตโนมัติสำหรับการคัดกรองสารต้านไวรัสชิคุนกุนยา, พัทธพล วิริวิทยา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ไวรัสชิคุนกุนยา ซึ่งเป็นสมาชิกของสกุล Alphavirus ยังคงเป็นปัญหาสุขภาพระดับโลกเนื่องจากการระบาดที่แพร่หลายและการขาดวิธีการรักษาที่เฉพาะเจาะจง การตรวจหาไวรัสที่แม่นยำ เช่น ไวรัสชิคุนกุนยา เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการวิจัยสารต้านไวรัส แต่กระบวนการแบบดั้งเดิมมักใช้เวลานานและมีโอกาสเกิดข้อผิดพลาด งานวิจัยนี้นำเสนอการพัฒนาและทดสอบอัลกอริธึมการประมวลผลภาพอัตโนมัติ ซึ่งออกแบบมาเพื่อเพิ่มความแม่นยำและความรวดเร็วในการคัดกรองสารที่อาจมีศักยภาพต้านไวรัสชิคุนกุนยา โดยใช้ซอฟต์แวร์ MvTec Halcon อัลกอริธึมนี้ได้รับการพัฒนาเพื่อการตรวจจับและจำแนกเซลล์ที่ติดเชื้อและไม่ติดเชื้อในการทดสอบไวรัส และผลการทำงานได้รับการตรวจสอบกับการนับแบบแมนนวลที่ดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญด้านไวรัสวิทยา ซึ่งแสดงถึงความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งด้วยค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ของเพียร์สันที่ 0.9807 สำหรับการตรวจจับเซลล์ และ 0.9886 สำหรับการตรวจจับไวรัส หลังจากผ่านการตรวจสอบทางสถิติ อัลกอริธึมถูกนำไปใช้ในการคัดกรองสารต้านไวรัส ซึ่งแสดงถึงประสิทธิภาพในการเพิ่มปริมาณและความแม่นยำของกระบวนการค้นคว้ายา ผลลัพธ์ที่ได้เน้นถึงศักยภาพของอัลกอริธึมนี้ในฐานะเครื่องมือสำคัญที่สามารถเร่งการวิจัยสารต้านไวรัสและมีการใช้งานที่กว้างขึ้นในการตรวจหาโรคจากแมลงพาหะชนิดอื่น ๆ และการปรับปรุงผลลัพธ์ในการวิจัยด้านไวรัสวิทยา คำสำคัญ: การประมวลผลภาพอัตโนมัติ, การคัดกรองแบบ high-throughput, การถ่ายภาพทางชีวเวชศาสตร์, การวิเคราะห์ภาพในไวรัสวิทยา, MvTec Halcon

การพัฒนาเท้าเทียมแบบไดนามิกที่ปรับค่าความแข็งสปริงได้สำหรับผู้พิการขาขาดในระดับกิจกรรมปานกลาง, ภูรินทร์ พิวัฒน์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ประเทศไทยในปัจจุบันมีผู้พิการขาขาดเพิ่มมากขึ้น โดยจากรายงานในปี พ.ศ.2560 ประเทศไทยมีผู้พิการขาขาดราว 40,000 คน แม้ว่าเท้าเทียมแบบ Solid Ankle Cushion Heel (SACH) ที่ใช้กันทั่วไปจะมีราคาที่ถูก ทว่าเท้าเทียมแบบนี้นั้นจะมีข้อเท้าที่แข็งทำให้เป็นอุปสรรคต่อการเดินที่เป็นธรรมชาติ จึงทำให้เท้าเทียมแบบนี้เหมาะสมกับผู้พิการที่มีระดับกิจกรรมต่ำที่ต้องการความมั่นคงของเท้าเป็นหลัก แต่กลับไม่เหมาะสมนักกับผู้พิการที่มีระดับกิจกรรมปานกลางขึ้นไป เนื่องจากผู้พิการกลุ่มนี้มีความต้องการเท้าเทียมที่สามารถงอเพื่อสะสมพลังงาน และปลดปล่อยพลังงานได้เพื่อที่จะสามารถช่วยส่งเสริมการเดินให้ใกล้เคียงกับคนปกติ ซึ่งเท้าเทียมที่เหมาะสมกับผู้พิการกลุ่มนี้ก็จะต้องมีความแข็งสปริงเชิงมุมที่เหมาะสมตามแต่ปัจจัยต่าง ๆ ของผู้พิการแต่ละคน เช่น น้ำหนักตัว, ความชอบ เป็นต้น ด้วยเหตุนี้ งานวิจัยนี้จึงมีเป้าหมายที่จะพัฒนาเท้าเทียมที่มีความแข็งที่ปรับได้ในช่วงต่อเนื่อง เพื่อตอบสนองความต้องการของผู้ใช้ที่หลากหลายเหล่านี้ โดยใช้เทคนิค Parametric optimization เพื่อออกแบบเท้าเทียมแบบไดนามิกที่มีช่วงความแข็งเฉพาะในบริเวณส้นเท้าและปลายเท้า ซึ่งเหมาะสมกับช่วงน้ำหนักและขนาดเท้าของผู้พิการ โครงสร้างหลักของเท้าเทียมถูกสร้างขึ้นโดยใช้วัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์เป็นหลัก เนื่องด้วยความแข็งแรงสูงและลักษณะน้ำหนักเบา ในงานวิจัยนี้ Finite Element Analysis (FEA) ถูกนำมาใช้เพื่อประเมินการเสียรูปและความแข็งของเท้าเทียมที่ออกแบบตามแนวทางมาตรฐานสากล ISO 10328 จากผลการทดสอบเท้าเทียมที่ออกแบบแสดงให้เห็นว่าเท้าเทียมที่ออกแบบมาสำหรับผู้พิการที่มีขนาดเท้า 26-27 ซม. และช่วงน้ำหนัก 60-80 กก. มีช่วงความแข็งที่เหมาะสมอยู่ที่ 9.97-13.31 Nm/degree ในบริเวณปลายเท้า และ 1.37-4.32 Nm/degree ในบริเวณส้นเท้า ซึ่งเหมาะสมสำหรับการใช้งานโดยผู้พิการที่มีระดับกิจกรรมปานกลางภายในช่วงน้ำหนักและขนาดเท้าตามที่ได้กำหนดไว้

On The Use Of The Local Reflection Coefficient To Assess The Diffuse Field Sound Absorption Coefficient Of A Porous Material, Franck Sgard, Noureddine Atalla, Olivier Robin

Études primaires

The diffuse field sound absorption coefficient (SAC) of a sound absorber can be obtained from an average over the incidence angles of the oblique incidence plane wave SAC. The plane wave SAC can be derived from the plane wave complex-valued reflection coefficient defined as the ratio of the reflected sound pressure at a given point on the material surface to the incident sound pressure at the same point. In practice, the material is excited by a monopole, and the reflection coefficient becomes a local quantity which is a function of the source height and the radial distance from the source. …

Measurement Of The Local Static Mechanical Pressure Of Earplugs, Luiz G.C. Melo, Ahmed S. Dalaq, Franck Sgard, Olivier Doutres, Laurianne Legroux, Eric Wagnac

Études primaires

Earplugs are used in various critical industrial sectors, such as construction, aviation, military and defense, transportation, and healthcare. However, they present inherent drawbacks, notably discomfort that can lead to inconsistent and incorrect use, thereby leaving a significant proportion of workers vulnerable to irreversible hearing damage, ranging from tinnitus to deafness. This discomfort is closely linked to a physical parameter known as static mechanical pressure (SMP), representing the pressure exerted by earplugs on the earcanal walls. Determining the SMP is crucial for developing earplugs that prioritize comfort. However, experimental studies in this area are scarce and there is no experimental set-up …

การประเมินอายุความล้าของตะไบทางทันตกรรมแบบหมุนโดยวิธีทดสอบชิ้นงานร่วมกับระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์, กิตติพงษ์ สุดจินดา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ตะไบทันตกรรมเป็นเครื่องมือที่ใช้ในการรักษาคลองรากฟันเพื่อคงสภาพฟันไว้โดยไม่ต้องถอนออก ระหว่างการรักษา ตะไบเหล่านี้จะรับภาระแบบวัฏจักร ระหว่างภาระดึงและภาระอัด การใช้งานตะไบเกินกว่าขีดจำกัดความล้าของวัสดุ อาจทำให้เกิดการแตกหักจากความล้า โดยไม่มีสัญญาณให้เห็นล่วงหน้า ซึ่งอาจนำไปสู่ความล้มเหลวของการรักษา วิทยานิพนธ์ฉบับนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างเส้นโค้งความเค้น-อายุการใช้งาน และแบบความเครียด-อายุการใช้งาน เพื่อใช้ในการทำนายอายุความล้าของตะไบภายใต้สภาพความโค้งของคลองรากฟันที่แตกต่างกัน โดยไม่ต้องทราบคุณสมบัติความล้าของวัสดุตะไบ และเพื่อเปรียบเทียบความแม่นยำของเส้นโค้งทั้งสอง ในการดำเนินการ ได้ใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ เพื่อจำลองพฤติกรรมทางกลของตะไบ และประเมินค่าแอมพลิจูดความเค้นและความเครียดจากตะไบในคลองรากฟันอย่างง่าย 8 ลักษณะความโค้ง จากนั้นทำการทดสอบความล้าดัดในคลองรากฟันแบบเดียวกันเพื่อเก็บข้อมูลอายุความล้า ข้อมูลที่ได้ถูกนำไปหาเส้นโค้งตัวแทนของข้อมูลด้วยสมการของ Basquin และ Coffin-Manson เพื่อสร้างเส้นโค้งความเค้น-อายุความล้า และความเครียด-อายุความล้า นอกจากนี้ยังได้ตรวจสอบความแม่นยำและความสอดคล้องของเส้นโค้งที่พัฒนาขึ้น โดยใช้ข้อมูลจากการทดสอบตะไบในคลองรากฟันที่มีลักษณะความโค้งแบบตัวเอส จำนวน 6 ลักษณะ ที่มีระดับแอมพลิจูดความเค้นและความเครียดต่างจากข้อมูลก่อนหน้า ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าเส้นโค้งความเครียด-อายุการใช้งาน สามารถพยากรณ์อายุความล้าได้แม่นยำกว่า และสอดคล้องกับพฤติกรรมความล้าของตะไบมากกว่าเส้นโค้งความเค้น-อายุการใช้งาน) อย่างไรก็ตาม เส้นโค้งดังกล่าว สามารถใช้พยากรณ์ได้อย่างเหมาะสมเฉพาะในช่วงอายุความล้าที่ต่ำกว่า 2,500 รอบ ซึ่งแสดงถึงความจำเป็นในการศึกษาพฤติกรรมความล้าในรอบสูงเพิ่มเติมในอนาคต

Modeling For Electrical Performance Of The Bender-Typed Piezoelectric Energy Harvesters (Peh), Pheerawit Inpra

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The increasing demand for small, wearable, and low-power electronic devices has led to the need for compact and efficient energy sources. Energy harvesting systems designed for such applications are typically compact to ensure seamless integration with the devices or to serve as suitable replacements for conventional batteries. One of the most suitable systems for harvesting energy from human motion is the piezoelectric energy harvesters (PEH). It offers high energy density, supports a wide range of vibration frequencies, and comes in a small form factor, making it increasingly popular in various devices. As PEHs become increasingly prevalent in real-world applications, developing …

การศึกษาคุณลักษณะด้านการออกแบบของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทรงกระบอกชนิด 18650 ที่มีอัตราส่วนกำลังต่อพลังงานต่างกัน, ภูมิวริสส์ วงษ์ถาวร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชนิด 18650 ที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษา และ วิเคราะห์คุณสมบัติทางกายภาพ ทางไฟฟ้า และ ทางเคมีของเซลล์แบตเตอรี่ ที่มีอัตราส่วนกำลังต่อพลังงานที่แตกต่างกันรวมไปถึงการเปรียบเทียบพารามิเตอร์ด้านการออกแบบของเซลล์แบตเตอรี่ และ สร้างความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์ด้านการออกแบบ และ คุณสมบัติด้านต่าง ๆ กับ อัตราส่วนกำลังต่อพลังงาน ตัวอย่างเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีอัตราส่วนของกำลังต่อพลังงานที่แตกต่างกัน 4 ตัวอย่าง ถูกนำมาวิเคราะห์คุณสมบัติทางกายภาพ ได้แก่ ขนาดความกว้าง ความยาว และน้ำหนักของแบตเตอรี่ และวิเคราะห์คุณสมบัติทางไฟฟ้า ได้แก่ ความจุพลังงาน กำลังไฟฟ้า และความต้านทานภายใน ซึ่งวิเคราะห์โดยอ้างอิงตามมาตรฐาน IEC62660 โดยค่าอัตราส่วนของกำลังต่อพลังงานของเซลล์แบตเตอรี่ สามารถคำนวณได้จากการทดสอบดังกล่าว และมีค่าเรียงลำดับจากน้อยไปหามากดังนี้ 3.23 , 8.00 , 11.70 และ 12.97 W/Wh จากนั้นเซลล์แบตเตอรี่จะถูกแยกส่วนประกอบเพื่อวิเคราะห์ถึงลักษณะทางกายภาพของส่วนประกอบ ได้แก่ ความยาว ความหนาของขั้วอิเล็กโทรดและตัวรับกระแสไฟฟ้า ค่าการนำไฟฟ้าของขั้วอิเล็กโทรด และ โครงสร้างของขั้วอิเล็กโทรด กับ เยื่อเลือกผ่าน ได้แก่ ขนาดอนุภาคของวัสดุทำขั้ว และ ลักษณะสัณฐานวิทยาของเยื่อเลือกผ่าน ซึ่งจะถูกวิเคราะห์โดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด รวมไปถึงวิเคราะห์คุณสมบัติทางเคมี โดยการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีบนขั้วอิเล็กโทรด ซึ่งจากการวิเคราะห์พบว่า จากการวิเคราะห์คุณสมบัติทางไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีความสามารถในการให้กำลังไฟฟ้าสูง จะมีอัตราส่วนกำลังต่อพลังงานสูงกว่า มีแนวโน้มค่าความต้านทานภายในที่ต่ำกว่า และมีค่าการนำไฟฟ้าที่สูงกว่า แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีความสามารถในการเก็บความจุพลังงานสูง จากการวิเคราะห์คุณสมบัติทางกายภาพพบว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีความสามารถในการให้กำลังไฟฟ้าสูง จะมีความยาวของขั้วอิเล็กโทรดที่มากกว่า แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีความสามารถในการเก็บความจุพลังงานสูง แต่จะมีความหนา และขนาดของอนุภาคของขั้วอิเล็กโทรดน้อยกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีความสามารถในการเก็บความจุพลังงานสูง และจากการวิเคราะห์คุณสมบัติทางเคมีบว่าแบตเตอรี่ที่ทำการทดสอบนั้นมีองค์ประกอบทางเคมีของขั้วแคโทด และ แอโนดเดียวกัน คือ NMC811 และ กราไฟต์ กับ ซิลิกอน

การเสริมการจำแนกภูมิประเทศด้วยการวิเคราะห์พืชพรรณ สำหรับหุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติภายนอกอาคาร, พัณณ์นิกา มุกด์สุวรรณ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในงานวิจัยด้านการนำทางของหุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติ การจำแนกภูมิประเทศในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งถือเป็นหัวข้อสำคัญ โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีความซับซ้อน เช่น พื้นที่ป่าไม้ ซึ่งมักเต็มไปด้วยโครงสร้างแข็ง พื้นที่ขรุขระ หลุมลึก และพืชพรรณที่ขึ้นอย่างหนาแน่น ความแม่นยำในการจำแนกภูมิประเทศจึงเป็นปัจจัยสำคัญที่ช่วยให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติสามารถเข้าใจสภาพแวดล้อมและนำทางผ่านพื้นที่ที่มีความท้าทายเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ งานวิจัยนี้นำเสนอวิธีการจำแนกภูมิประเทศแบบเอชแอลดีวี (ความสูง-ระยะทาง-ความหนาแน่น-พืชพรรณ) ซึ่งเป็นการพัฒนาต่อยอดจากวิธีเอชแอลดี (ความสูง-ระยะทาง-ความหนาแน่น) แบบดั้งเดิม โดยเพิ่มคุณลักษณะเกี่ยวกับพืชพรรณ (v) เข้าไปในโมเดล จากเดิมที่ใช้เพียง 3 คุณลักษณะ ได้แก่ ความแตกต่างของความสูง (h) ระยะทาง (l) และความหนาแน่น (d) เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการระบุพื้นที่ปลอดภัยและพื้นที่อันตรายสำหรับหุ่นยนต์ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า ตัวจำแนกเอชแอลดีวีช่วยเพิ่มความสามารถของหุ่นยนต์ในการนำทางผ่านพื้นที่ที่ถูกปกคลุมด้วยพืชพรรณได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ฟังก์ชันแบบกฎยกกำลังในโมเดลคุณลักษณะด้านพืชพรรณ การพัฒนานี้ส่งผลโดยตรงต่อการปรับปรุงประสิทธิภาพในการวางแผนเส้นทาง ทำให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติสามารถปฏิบัติงานได้ดียิ่งขึ้นในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งที่มีความท้าทายสูง

Using Obstacle Trenches For Enhancing Microplastic Trapping In Microwells, Teeraphat Kongsaktrakul

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The particle trapping efficiency of microwells is influenced by the fluid flow velocity. If the flow velocity is too slow, trapping will take longer. In contrast, if the flow velocity is too fast, the trapping efficiency will decrease. Therefore, deceleration near the microwells is important for increasing trapping efficiency. The aim of this study is to investigate important factors that affect local flow velocity and trapping efficiency. This includes the presence of obstacle trenches, flow rates, particle concentrations, particle sizes, and surface materials. Two models were investigated and compared: one with triangular obstacle trenches placed in front of the microwells …

Barriers And Variable Spacing Enhance Convective Cooling And Increase Power Output In Solar Pv Plants, Brooke Stanislawski, Todd Harman, Raul Bayoan Cal, Marc Calaf

Mechanical and Materials Engineering Faculty Publications and Presentations

When the temperature of solar photovoltaic (PV) modules rises, efficiency drops and module degradation accelerates. Thus, it is beneficial to reduce module operating temperatures. Previous studies of solar power plants have illustrated that incoming flow characteristics, turbulent mixing, and array geometry can strongly impact convective cooling, as measured by the convective heat transfer coefficient h. In the fields of heat transfer and plant canopy flow, previous work has shown that system-scale arrangement modifications—e.g., variable spacing, barriers, or windbreaks—can passively alter the flow, enhance turbulent mixing, and influence convection. However, researchers have not yet explored how variable spacing or barriers …

Experimental And Modeled Assessment Of Interventions To Reduce Pm2.5 In A Residence During Awildfire Event, Chrissi Argyro Antonopoulos, H. E. Dillon, Elliott T. Gall

Mechanical and Materials Engineering Faculty Publications and Presentations

Increasingly large and frequent wildfires affect air quality even indoors by emitting and dispersing fine/ultrafine particulate matter known to pose health risks to residents. With this health threat, we are working to help the building science community develop simplified tools that may be used to estimate impacts to large numbers of homes based on high-level housing characteristics. In addition to reviewing literature sources, we performed an experiment to evaluate interventions to mitigate degraded indoor air quality. We instrumented one residence for one week during an extreme wildfire event in the Pacific Northwest. Outdoor ambient concentrations of PM_2.5 reached historic …

A Project-Based Learning Activity For An Engineering Technology Heat Transfer Course To Design A Shell-And-Tube Heat Exchanger, Nathan Luetke, Orlando Ayala

Engineering Technology Faculty Publications

Thermofluids courses demand a strong grasp of mathematics and employ physics extensively to describe physical systems. Heat transfer, in particular, presents challenging topics, which can be even more daunting for engineering technology students. In this paper, we present the implementation of a project-based learning activity in the engineering technology heat transfer course. The students' task involves designing a shell-and-tube heat exchanger to meet specific minimum requirements. The objective is to provide students with a real-world assignment that enhances their heat transfer calculation skills. To accommodate instructors' busy schedules, we have developed an assignment that is user friendly. Detailed instructor guides …

Advancements And Challenges In Additively Manufactured Functionally Graded Materials: A Comprehensive Review, Suhas Alkunte, Ismail Fidan, Vivekanand Naikwadi, Shamil Gudavasov, Mohammad Alshaikh Ali, Mushfig Mahmudov, Seymur Hasanov, Muralimohan Cheepu

Engineering Technology Faculty Publications

This paper thoroughly examines the advancements and challenges in the field of additively manufactured Functionally Graded Materials (FGMs). It delves into conceptual approaches for FGM design, various manufacturing techniques, and the materials employed in their fabrication using additive manufacturing (AM) technologies. This paper explores the applications of FGMs in diverse fields, including structural engineering, automotive, biomedical engineering, soft robotics, electronics, 4D printing, and metamaterials. Critical issues and challenges associated with FGMs are meticulously analyzed, addressing concerns related to production and performance. Moreover, this paper forecasts future trends in FGM development, highlighting potential impacts on diverse industries. The concluding section summarizes …

Development Of A Two-Finger Haptic Robotic Hand With Novel Stiffness Detection And Impedance Control, Vahid Mohammadi, Ramin Shahbad, Mojtaba Hosseini, Mohammad Hossein Gholampour, Saeed Shiry Ghidary, Farshid Najafi, Ahad Behboodi

Mechanical & Aerospace Engineering Faculty Publications

Haptic hands and grippers, designed to enable skillful object manipulation, are pivotal for high-precision interaction with environments. These technologies are particularly vital in fields such as minimally invasive surgery, where they enhance surgical accuracy and tactile feedback: in the development of advanced prosthetic limbs, offering users improved functionality and a more natural sense of touch, and within industrial automation and manufacturing, they contribute to more efficient, safe, and flexible production processes. This paper presents the development of a two-finger robotic hand that employs simple yet precise strategies to manipulate objects without damaging or dropping them. Our innovative approach fused force-sensitive …

Parametric Optimization Of Friction Stir Welding Of Aa6061-T6 Samples Using The Copper Donor Stir-Assisted Material Method, Aiman H. Al-Allaq, Joseph Maniscalco, Srinivasa Naik Bhukya, Zhenhua Wu, Abdelmageed Elmustafa

Mechanical & Aerospace Engineering Faculty Publications

This study presents an optimization of the process parameters for the effect of copper (Cu) donor material percentage on the friction stir welding (FSW) of AA6061-T6 alloy. Extensive factorial experiments were conducted to determine the significance of the rotational speed (ω), the transverse speed (v), the interface coefficient of friction (μ), and the Cu donor material percentage in the plunge, left, right, and downstream zones. Design Expert 13 software was used to identify the number of simulation experiments to be conducted using the Abaqus simulation software. From Design Expert 13, which is a thorough multi-objective optimization analysis software, we were …

Parametric Study Of The Effect Of Increased Magnetic Field Exposure On Microalgae Chlorella Vulgaris Growth And Bioactive Compound Production, Sharanabasaweshwara Asundi, Sanurag Rout, Simone Stephen, Sanghamitra Khandual, Sandipan Dutta, Sandeep Kumar

Mechanical & Aerospace Engineering Faculty Publications

This parametric study aimed to analyze the effects of increased magnetic field exposure (MFE) on the growth and production of the bioactive compounds of Chlorella (C.) vulgaris. With the intent of studying the effect of an increased MFE, the magnetic field typically experienced by life on Earth was amplified by an order of magnitude. In the increased-MFE environment, six treatments of C. vulgaris with two repetitions for each treatment were exposed to a magnetic field of 5 Gauss (500 µT) about each axis, which was generated in a state-of-the-art Helmholtz cage. The treatments and the control were characterized by the …

Factors Affecting Electrocoagulation Process For Different Water Types: A Review, Shahad Fadhil Abed Al-Rubaye, Naseer A. Alhaboubi, Aiman H. Al-Allaq

Mechanical & Aerospace Engineering Faculty Publications

Raw water must meet specific physical, chemical, and biological requirements to be suitable for drinking. There are various techniques available for treating wastewater, and aside from conventional methods that involve chemicals, electrocoagulation is an efficient and advanced approach. Electrocoagulation has proven effective in treating many pollutants, including bacteria, viruses, iron, fluoride, sulfate, boron, hardness, and turbidity. Total suspended solids, organic and inorganic materials, chemical oxygen demand COD, biochemical oxygen demand BOD, and color. It finds extensive application in treating different types of water and wastewater due to its exceptional ability to remove diverse contaminants. Recently, electrocoagulation has garnered significant attention …

Co-Firing Of Lpg And Diesel Fuels Through An Innovative Double Swirl Burner: Combustion Characteristics And Exhaust Emissions, Eslam O. Mater, Karim M. Soliman, A. Abdulnaim, Ahmed Abdelrazik Emara, Ahmed Salah Elsahy, Hany A. Moneib

Trends in advanced sciences and technology

The current stringent environmental regulations, the depletion of fossil fuels and the emergence of oil biofuels and synthetic gases had motivated combustion scientists to search for alternative technologies that meet efficient burning, flexible use of multiple fuels and conform to a clean environment. In that respect, several developments had emerged including, low swirl combustion for partially premixed mixtures, “Mild” combustion for diffusion flames. The present experimental study introduces a new concept that combines separate admissions of fuel and air with a central recirculation zone following the diffusion combustion mode, partial premixing within a premix chamber resulting in the creation of …

Impact Of Glottis Area On Airflow Dynamics In The Human Trachea Using A Simplified Stenosis Pipe Model, Amany M. Kamal, Momtaz Sedrak, Abouelmagd Abdelsamie

Trends in advanced sciences and technology

A complex transitional flow is produced in the larynx during air inhalation process, pivotal for fundamental comprehension and medical advancements in treatment methodologies. This study delves into the influence of the glottis region utilizing a simplified stenosis pipe geometry, examining two distinct cases: (1) the axisymmetric case and (2) the eccentric case. Reynolds-averaged Navier–Stokes equations with shear stress transport (SST) 𝑘 − 𝜔 turbulence model with intermittency transition activated with steady, Newtonian, and incompressible airflow have been used. The analysis underscores the significant impact of the eccentricity on the velocity by increasing 0.6% comparing with axisymmetric case, also particularly affecting …

Dynamic Analysis And Experimental Verification Of Flexible Unbalance Rotor Supported By Two Identical Journal Bearings, Omar Ahmed, Hussein Sayed, T.A. El-Sayed

Trends in advanced sciences and technology

Abstract BACKGROUND: Analyzing the vibrations for rotor-bearing systems is a critical issue in the field of rotor dynamics. It is crucial to identify rotary machine vibrations, behaviors, and stability conditions. The main causes of vibration in rotating machinery are unbalanced masses, misalignment, mechanical looseness, shaft cracks, and other defects. METHODS: This paper investigates the experimental verification of a theoretical model, using a steel shaft with a disc set at the midpoint, supported by two symmetric fluid film bearings. The study examines the effect of unbalance on the dynamic behavior of the rotor and its vibration characteristics. The experimental investigation involved …

Energy And Exergy Analysis Of Multi-Stage Axial Flow Compressor: Degree Of Reaction, Inlet Temperature, And Pressure Ratio Impacts, Mohamed Abdelaal, Rafea Mohamed Abd El-Maksoud, Nazih Noaman Bayomi

Trends in advanced sciences and technology

This paper presents a comprehensive energy and exergy analysis of a multistage axial compressor, specifically examining a 12-stage model to assess the impact of varying inlet temperatures, degrees of reaction, and pressure ratios. This study contributes to the ongoing efforts to optimize compressor technology for better performance and reduced energy consumption, emphasizing the importance of parameter selection in achieving desired operational outcomes. In the current research, the performance of the axial compressor was studied from an energy and exergy point of view while changing the parameters previously mentioned in detail as stages and rotors due to the lack of previous …