Applied Mechanics Commons^™

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 …

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

Microstructure-Based Modeling And Simulation Via A Nonlocal Multiphysics Discrete Approach, Donglai Liu

Theses and Dissertations--Mechanical and Aerospace Engineering

Many structures in engineering are subject to multiphysics loadings or environment. Computational modeling plays a significant role to predict or evaluate the performance of these structures, especially in the scenarios where the experimental investigation is cumbersome or prohibitively expensive. Microstructure-based modeling incorporates the information of microstructures of materials in numerical models, which can provide insights about the relationship between microstructures and mate- rial properties. This research developed a microstructure-based modeling framework for coupling diffusion-deformation simulation of solids. The model is based on a recent developed meshfree method referred to as lattice particle method in the literature. In the developed model, …

Multiscale Fiber Remodeling In The Heart Using A Finite Element Framework, Mohammad Mehri

Theses and Dissertations--Mechanical and Aerospace Engineering

The organization of myofibers and extra cellular matrix within the myocardium plays a significant role in defining cardiac function. When pathological events occur, such as myocardial infarction (MI) or hypertrophic cardiomyopathy (HCM), this organization can become disrupted, leading to alteration in pumping performance. The current study proposes a multiscale finite element (FE) framework to determine realistic fiber distributions in the left ventricle (LV). This is achieved by implementing a stress-based fiber reorientation law, which seeks to align the fibers with local traction vectors, such that contractile force and load bearing capabilities are maximized. By utilizing the total stress (passive and …

Directional Dependent Fracture Characteristics Of 3d Printed Mechanical Metamaterials, Thomas Draper

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Structural metamaterials, such as lattice metamaterials, are engineered cellular structures designed to achieve properties not achievable by natural materials. They enable mechanical properties unattainable by homogeneous solid materials and offer optimal properties for these materials tunable for specific applications in industries such as automotive, medical, and aerospace. Recent findings have revealed unique tunable mechanical properties such as negative Poisson's ratio, high strength-to-weight ratio, anisotropic stiffness, and much more. While the elastic and wave propogation properties of many lattice metamaterials are well investigated, the fracture properties are not well explored. However, their low fracture toughness is a bottleneck for their use …

An Elasto-Plastic Constitutive Model With Phase-Field Fracture For Additively Manufactured Metallic Materials, Nolan Ruble

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

The advent of additive manufacturing (AM), commonly known as 3D printing, has revolutionized the production of metallic components across various industries. This technology, which builds objects layer by layer, has shifted paradigms in manufacturing, allowing for unprecedented design freedom, material efficiency, and rapid prototyping. Metal additive manufacturing, in particular, has shown remarkable promise due to its ability to produce complex geometries that are difficult or impossible to achieve with traditional subtractive methods. In addition, additively manufactured (AM) materials are gaining popularity in thanks to their often superior and controllable properties in comparison to their wrought counterparts. In the present work, …

Phase Field Modeling Of Fracture And Phase Separation Using Numerical Methods And Machine Learning, Revanth Mattey

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Phase field modeling is a crucial tool in scientific and engineering disciplines due to its ability to simulate complex phenomena like phase transitions, interface dynamics, and pattern formation. It plays a vital role in understanding material behavior during processes such as solidification, phase separation, and fracture mechanics. Particularly in fracture mechanics, phase field modeling can be utilized to predict the crack path in complex materials. Understanding the failure behavior is vital for applications of any material. The specific contributions to the field of phase field fracture mechanics, are, Firstly, we propose a novel phase field fracture model to simulate the …

Development Of A Solidworks Api, Andrew Magyar

Williams Honors College, Honors Research Projects

With the current advancements in CAD software, and precision of modern motors, we believe that a new way to communicate from hardware to software is possible. This report details the steps we have taken to attempt just that. The essential idea behind this is that modern controls for robotics are not as user friendly as they can be. The general action taken is to create an API for SolidWorks that connects it to the other necessary controller software and makes it so that a robot, and its exact current position, can be changed simply and intuitively from SolidWorks. Furthermore, the …

Battery Dunnage, Paul Hirsch, Alex Cox, Ben Strubbe

Williams Honors College, Honors Research Projects

Schaeffler is launching a new assembly line for a battery in 2025. As part of the project, it is necessary to design and fabricate a reusable dunnage (packaging) specialized for the battery, meant for safe domestic transportation in the United States. Through an iterative process, the team developed a final dunnage design out of steel components that had a maximum footprint of 62 in X 43.5 in X 29.25 in and a weight of 821.682 lbs. The dunnage is stackable on itself up to two high, weighing a total of 4,918.724 lbs. when loaded with four batteries. The design was …

Ambient Temperature Strength Degradation Of A Ceramic Matrix Composite Due To Solid Particle Erosion, Jonathan Clawson

Williams Honors College, Honors Research Projects

Solid particle erosion (SPE) is an issue for aircraft exposed to hard, fine particles, such as sand or dust, that can be ingested into the engine at a high velocity without reaching their melting point, resulting in material removal. SPE can be attributed to the intake of particulate debris from the runway or from airborne particulates. The cumulative mass loss from SPE damage affects the structural integrity and performance of the engine; however, its effects on ceramic matrix composites (CMCs), that are being employed in the aerospace industry, are not well understood in literature. The limited SPE research studies that …

Zips Racing Electric Brakes Design, Zachary Koneval, Andrew Thompson, Cory Baczkowski

Williams Honors College, Honors Research Projects

The Zips electric racing team is a collegiate team full of engineering students to make a formula electric car that competes against other universities and their cars. But before the cars make it to competition they go through a series of tests to make sure the car is able to perform in all of the actual competition stages. One of the tests for the cars is the brakes test. Where the car has to lock up all four wheels at once and stop in a square that is on the ground. So in this report we have detailed out our …

Porous Bearing Research Rig, Josh Beranek, Hannah Liggett, Jonathan Lemmon, Brandon Allen

Williams Honors College, Honors Research Projects

Our team has decided to continue the research of fluid bearings, specifically, that of the journal and porous bearing. This will continue off of research currently being done at the University of Akron by graduate student Elizabeth Clifford who has developed a mathematical model for a porous bearing. Our job will be to create a testing rig that will be able to either prove or disprove this model. To do this, the rig will need to be able to take measurements of temperature and pressure at key areas within the bearing. It will also need to be readily capable of …

Analysis Of Variations In Flow-Independent Liquid Jet-In-Crossflow Injections, Michael Scott

Honors Undergraduate Theses

Liquid fuel injection is a critical mechanism for the deliverance of liquid fuel in contemporary aircraft propulsion combustion systems due to its outsized influence in providing optimal combustion conditions and improving overall aircraft efficiency and performance. Despite this, these liquid jet in crossflow (LJIC) systems are highly variable due to conditions in the jet and the surrounding airflow, leading to variability in performance behavior and inconsistency in fuel mixing and combustion efficiency. This has prompted the introduction of solid pintile obstructions of novel designs to provide a more flow-independent fuel injection scheme and decrease variability of the jet properties against …

Simulation Of Wave Propagation In Granular Particles Using A Discrete Element Model, Syed Tahmid Hussan

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

The understanding of Bender Element mechanism and utilization of Particle Flow Code (PFC) to simulate the seismic wave behavior is important to test the dynamic behavior of soil particles. Both discrete and finite element methods can be used to simulate wave behavior. However, Discrete Element Method (DEM) is mostly suitable, as the micro scaled soil particle cannot be fully considered as continuous specimen like a piece of rod or aluminum. Recently DEM has been widely used to study mechanical properties of soils at particle level considering the particles as balls. This study represents a comparative analysis of Voigt and Best …

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

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 …

Stability Analysis Of Vertical Industrial Pressure Vessel Resting On Load Cells Subjected To A Seismic Load., Kameron W. Nez

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

Instability of structures, such as large vertical pressure vessels, is always an issue under the seismic load. In this current work, the acceleration that causes instability for a vertical pressure vessel has been determined experimentally using scaled models. This instability is caused by the tipping of the tall structure that is not completely fixed to the ground. This method is applied for three different sizes of pressure vessels, representing 50 CuFt to 1100 CuFt full scale models. These experimental results are compared with theoretical models. Using dimensional analysis, the accelerations that will cause the instability in the actual full-size models …

Impact Of Quenching Intensity Conditions On Using A Finite Element Model To Investigate The Microstructure And Hardenability Of Low-Alloy Steel, J. S. Alabi, E. Heidari, M. F. Buchely, K. Chandrashekhara, S. N. Lekakh, R. J. O'Malley, V. Athavale, A. Kumar

Materials Science and Engineering Faculty Research & Creative Works

Quenching is one of the primary processes to improve mechanical properties in steels, particularly hardness. Quenching is well established for different geometries of individually treated steel components; while in-steam quenching of large diameter continuously cast steel bar has several specific features which are difficult and costly to experimentally optimize. the end-quench Jominy test has been used extensively to study the hardenability of different steel grades. Different numerical, analytical, and empirical models have been developed to simulate the Jominy process and to understand quenching of steels. However, it is not straight forward to translate experimental data from Jominy test on instream …

Impact Of Quenching Intensity Conditions On Using A Finite Element Model To Investigate The Microstructure And Hardenability Of Low-Alloy Steel, J. S. Alabi, E. Heidari, M. F. Buchely, K. Chandrashekhara, S. N. Lekakh, R. J. O'Malley, V. Athavale, A. Kumar

Materials Science and Engineering Faculty Research & Creative Works

Quenching is one of the primary processes to improve mechanical properties in steels, particularly hardness. Quenching is well established for different geometries of individually treated steel components; while in-steam quenching of large diameter continuously cast steel bar has several specific features which are difficult and costly to experimentally optimize. The end-quench Jominy test has been used extensively to study the hardenability of different steel grades. Different numerical, analytical, and empirical models have been developed to simulate the Jominy process and to understand quenching of steels. However, it is not straight forward to translate experimental data from Jominy test on instream …

Machine Learning-Assisted Multiscale Simulation And Design Optimization Of Composite Jackets Under Low-Velocity Impacts, Masoud Mohammadi

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

This research presents the development of a data-driven machine learning-assisted approach to simulate and optimize the design of composite materials subjected to low-velocity impacts. It focuses on a specific type of hybrid composite comprised of fiberglass and Kevlar fabrics stitched with Kevlar threads. The study begins by creating a multiscale finite element simulation for the composite under a low-velocity impact, which operates across three scales: microscale, mesoscale, and macroscale. This simulation accepts various inputs, such as different layer configurations and orientations, and provides impact outputs including maximum load and energy absorption capacity and displacement at failure.

Python and MATLAB scripts …

Reducing Food Scarcity: The Benefits Of Urban Farming, S.A. Claudell, Emilio Mejia

Journal of Nonprofit Innovation

Urban farming can enhance the lives of communities and help reduce food scarcity. This paper presents a conceptual prototype of an efficient urban farming community that can be scaled for a single apartment building or an entire community across all global geoeconomics regions, including densely populated cities and rural, developing towns and communities. When deployed in coordination with smart crop choices, local farm support, and efficient transportation then the result isn’t just sustainability, but also increasing fresh produce accessibility, optimizing nutritional value, eliminating the use of ‘forever chemicals’, reducing transportation costs, and fostering global environmental benefits.

Imagine Doris, who is …

Inverted Pendulum With Swing-Up And Center-Stabilization System Design, Caleb Osmond

Honors Program: Senior Projects (Public)

The inverted pendulum is a classic problem for testing control techniques. This paper details the implementation of multiple PID control schemes and the overall design of an inverted pendulum capable of swing-up and center stabilization.

Mechanical Characterization Of Functionally Graded M300 Maraging Steel Cellular Structures, Bradley Jay Sampson

Theses and Dissertations

Traditional methods for increasing the energy absorption of a structure involve using a stronger material or increasing the volume of the structure, resulting in a higher cost or additional weight. Additive manufacturing (AM) can be used to maximize the energy absorption of materials with the ability to create complex geometries such as cellular structures. Previous work has shown that the energy absorption of additively manufactured parts can be improved through functionally graded cellular structures; however, this strategy has not been applied to ultra-high strength steel materials. This work characterizes the effect of multiple functional-grading strategies (e.g. uniform, rod-graded, size-graded) on …

Development Of A Prototype Satellite-Tracking Telescope For Ground-Based Spectroscopy, Charles Smith

Graduate Theses and Dissertations

Spectroscopy is the practice of determining the chemical composition of a gas through analyzing the light that is filtered by the gas. Spectroscopy is commonly used by astronomers to deduce the atmospheric composition of planets. This process is done by initially measuring the spectrum of light from the star that the planet orbits, and then measuring it again once the planet is in between the observer and the star. The spectrum light that is filtered out is dependent on the chemical composition of the gas, and so this information can be used to determine the chemical composition of the atmosphere …

Silver Sintering Reliability And Its Enhancement For Use In High-Density Power Modules, Alicia Medina Garcia

Graduate Theses and Dissertations

This master's thesis is dedicated to enhancing the reliability of silver sinter die attachments, a pivotal component within the dynamic realm of power electronics. The study is meticulously organized into four distinct chapters, each contributing to a comprehensive understanding of silver sinter die attachment reliability and its implications for contemporary electronic packaging. In Chapter 1, an introduction is provided to the significance of silver sinter die attachment in the context of power electronics, underlining the imperatives associated with miniaturization, weight reduction, and heightened efficiency. The compelling need to investigate die attachment properties, particularly in high-temperature and high-power-density environments, is emphasized. …