Lesmateriaal ingenieurswetenschappen

Statica van constructies

Ingenieursproject I 

Tijdens de Open Lessen van de herfstvakantie kun je je inschrijven voor 5 projecten.

 

Diagnostiek van hart- en herseninfarcten: experimentele studie naar de detectie van vernauwde slagaders

  • Dinsdag 31 oktober van 14u30 tot 18u45
  • Campus UZ
  • Capaciteit: 5
  • Begeleider: Prof. Patrick Segers, Gerlinde Logghe, Viviana Mancini, Daniela Tommasin

Vernauwingen in de slagaders naar het hart of de hersenen belemmeren de zuurstoftoevoer naar deze organen en liggen aan de basis van hart- of herseninfarcten (met vaak de dood of ernstige blijvende handicap tot gevolg). Het probleem is dat vernauwingen zich gedurende lange tijd kunnen ontwikkelen voor ze voldoende ernstig worden en voor symptomen zorgen.

In dit project zullen de verschillende groepen vooreerst een experimentele opstelling bouwen waarin de impact van de graad van vernauwing op de bloeddoorstroming (alle experimenten gebeuren weliswaar met water) zal worden gemeten aan de hand van druk-debiet relaties teneinde de "kritische" stenosegraad te identificeren. Vervolgens trachten we te achterhalen of het mogelijk is om (sub-kritische) stenosen te detecteren op basis van (i) snelheden gemeten met ultrageluid en/of (ii) meten van trillingen op het huidoppervlak, veroorzaakt door deze vernauwing, met een nieuw ontwikkelde laser-gebaseerde techniek (laser-Doppler vibrometrie).

Van links naar rechts: bloedtoevoer naar de hersenen; 3D model van een vernauwde halsslagader; experimenteel model van vernauwde halsslagader.

 

Visualisatie en analyse van GPS-trajecten

  • Dinsdag 31 oktober van 14u30 tot 18u45
  • Technicum, Sint-Pietersnieuwstraat 41, TELIN Red Room
  • Capaciteit: 5
  • Begeleider: Prof. Bart Goossens

Mobiliteit en alles wat daarmee te maken heeft is een hot topic. Niemand staat graag in  de file, maar het goed organiseren van het mobiliteitsvraagstuk is een lastige klus. Hiervoor zijn mobiliteitsstudies onontbeerlijk. Vroeger werden deze studies gemaakt via tellingen en enquêtes, wat erg veel werk kostte. Door de recente technologische en economische ontwikkelingen heeft tegenwoordig zowat iedereen een smartphone, navigatietoestel of een ander locatiebewust toestel. Deze toestellen maken het mogelijk heel gedetailleerde verplaatsingsgegevens te verzamelen van grote groepen gebruikers. Er moet uiteraard rekening gehouden worden met de privacy van gebruikers en anonieme verwerking moet gegarandeerd worden. Dit brengt heel wat nieuwe uitdagingen met zich mee: hoe kunnen deze gegevens op een efficiënte en nuttige manier verwerkt worden en hoe kan er waardevolle informatie uit gehaald worden? In dit project zullen verschillende aspecten aan bod komen van het verzamelen van data via bijvoorbeeld smartphones en GPS trackers, en het verwerken, visualiseren en analyseren van de data.

Doel van het project: de studenten door experimenteren, testen en analyseren te laten kennis maken met informatieverwerking, programmeren (HTML5, Javascript en Python), databanken en moderne computer- en web-technologieën.

De intelligente robot

  • Dinsdag 31 oktober van 14u30 tot 18u45
  • iGent, Technologiepark 15, Zwijnaarde
  • Capaciteit: 5
  • Begeleiders: Prof. Francis Wyffels, Lionel Pigou, Andreas Verleysen

Vandaag de dag zijn robots niet meer weg te denken uit onze leefwereld. Ze worden ingezet voor tal van taken die voor de mens te gevaarlijk, te saai of te lastig zijn. Een uitdaging hierbij is robots te ontwerpen die om kunnen gaan met de alsmaar veranderende wereld waarin wij leven.

 Doorheen het project ontwerpen jullie, vanaf nul, een intelligent robot. Deze robot moet op het einde van het semester zelfstandig (dus zonder manuele bediening) uit een ondergronds doolhof kunnen ontsnappen. Verschillende aspecten uit de wiskunde, mechanica, elektronica en informatica komen hierbij aan bod. Bovendien zullen ook sociale vaardigheden van pas komen.

Het project start met het mechanisch ontwerp en de bouw van de robot. De robot zal over kleine obstakels moeten kunnen kruipen! Vervolgens meten jullie de verschillende eigenschappen van deze robot. Op basis van deze eigenschappen kan de robot geprogrammeerd worden zodat deze een vooropgesteld traject volgt. In de latere sessies onderzoeken jullie welke zaken het gedrag van de robot nadelig beïnvloeden en wat hieraan gedaan kan worden zodat de robot zijn opdracht met succes kan voltooien. Tot slot zal een algoritme geprogrammeerd moeten worden die om kan gaan met een aantal omgevingsfactoren zodat de robot uit een ondergronds doolhof kan ontsnappen.

In dit project komen verschillende ingenieursdisciplines (computerwetenschappen, elektrotechniek en werktuigkunde) samen. Al het nodige materiaal (microcontrollers, lego en andere mechanische onderdelen, sensoren,...) wordt ter beschikking gesteld van de student tijdens de sessies. 

Ontwerp van een skischans

  • Dinsdag 31 oktober van 14u30 tot 18u45
  • Technologiepark gebouw 903, Zwijnaarde
  • Capaciteit: 5
  • Begeleiders: Prof. Dieter Fauconnier, Timothy Galle, Jonathan Vancoillie

Schansspringen is één van de oudste Olympische wintersport-disciplines, en vindt zijn oorsprong  in Noorwegen rond het begin van de 19e eeuw. De atle(e)t(e) vertrekt vanop een balk bovenaan de schans en tracht zoveel mogelijk snelheid te winnen bij de afdaling, waarbij een aerodynamische houding wordt aangenomen om de luchtweerstand te minimaliseren. Aan het einde van de schans zet de springer zich krachtig af, en maakt zich breed door de ski's in V-vorm te spreiden om op die manier zoveel mogelijk liftkracht te genereren en dus zo ver mogelijk te springen langsheen de dalende bergwand. De sprongafstand wordt behalve de houding van de skiër, ook bepaald door het ontwerp en de afmetingen van de schans zelf. De hoogste schansen laten sprongen toe van gemiddeld 185m, en in februari 2015 werd een nieuw wereldrecord gevestigd met een sprong van 251.5 m.

De bedoeling van dit project is op een creatieve wijze een schaalmodel van een skischans te ontwerpen én dit ontwerp te optimaliseren om een zo ver mogelijke sprong mogelijk te maken. Hierbij moeten een aantal praktische randvoorwaarden in rekening worden gebracht. Het project wordt in 3 fasen uitgevoerd.

  1. In een eerste fase stellen we een wiskundig model voor het profiel van de modelschans op, en identificeren we alle relevante krachten die op een ski-springer inwerken. Vervolgens simuleren we de sprong van de skiër via een zelf te bouwen computermodel, en bestuderen we de invloed van de verschillende krachten.
  2. In een volgende fase stellen we ontwerpkaarten op die toelaten een optimaal schans-ontwerp te selecteren, zodanig dat een optimale sprongafstand wordt bekomen. Hierbij wordt rekening gehouden met de randvoorwaarden en de finale technische realiseerbaarheid van ons model. Eens een optimum gekozen, analyseren we de invloed van wrijving, luchtweerstand, etc. via het gebouwde computermodel.
  3. In de derde fase richten we ons enerzijds op het opstellen van een bouwplan(ning) én het bouwen van onze ontworpen modelschans, en anderzijds op het experimenteel opmeten van de sprongafstand. Hierbij zullen we de experimentele data vergelijken met de resultaten uit onze computersimulaties.

Dit project is gericht op het in praktijk brengen van verschillende competenties waarover een toekomstig ingenieur dient te beschikken. In dit project willen we jullie tonen hoe je fundamentele ingenieursdisciplines zoals wiskunde en fysica, praktisch kan toepassen in een ontwerpproces, onder meer door middel van zelfgebouwde computermodellen, aangevuld met experimenten en data-analyse. Bovendien laten we jullie ook een theoretisch ontwerp in praktijk realiseren, rekening houdend met technische en economische beperkingen.

Touchpad

  • Dinsdag 31 oktober van 14u30 tot 18u45
  • iGent, Technologiepark 15, Zwijnaarde
  • Capaciteit: 5
  • Begeleiders: Prof. Filip Beunis, Bavo Robben

Sinds hun introductie in de jaren negentig, zijn touchpads (of trackpads) een vast onderdeel geworden in laptops en andere mobiele toestellen. Ze komen voor in verschillende vormen, zowel wat betreft de achterliggende technologie (resistief, capacitief, optisch, akoestisch, elk met verschillende varianten), als de eigenlijke implementatie (gaande van ééndimensionaal in bvb. een 'clickwheel', tot multi-touch en geintegreerd in een beeldscherm).

Tijdens het verloop van dit project zullen de studenten eerst vertrouwd gemaakt worden met enkele nodige concepten uit de elektrostatica en enkele bouwstenen uit de elektronica. Daarna wordt het projectwerk geleidelijk aan vrijer, en zullen de studenten zelf op een creatieve manier de opgedane kennis moeten gebruiken om hun eigen touchpad met bijhorende aansturing te ontwerpen, te maken, te testen en te optimaliseren.