Detail oboru

Inženýrská mechanika

FSIZkratka: D-IMEAk. rok: 2016/2017

Program: Aplikované vědy v inženýrství

Délka studia: 4 roky

Akreditace od: 1.1.1999Akreditace do: 31.12.2020

Profil

Teorie modelování mechanických soustav – modelování experimentální a výpočtové (simulace, identifikace, optimalizace, citlivostní analýza). Deformační, napjatostní, stabilitní, spolehlivostní, vibrační a hlukové analýzy technických objektů s uvažováním všech typů nelinearit (velké deformace, kontakt, materiálové nelinearity), pro materiály kovové, pryže a kompozita, pro problémy přímé a nepřímé. Lomová mechanika a problémy homogenizace složených materiálů.
Výpočtové modelování vybraných technologických procesů (tváření apod.)
Dynamika interaktivních pohonových a rotorových soustav, dynamika vozidel, vybrané problémy vibroakustiky.
Biomechanka svalově-kosterní, srdečně cévní, dentální a sluchové soustavy – řešení problémů klinické praxe, např. endoprotézy velkých kloubů, problematiky patologie páteře, implantáty cévní soustavy (umělé cévní náhrady, stenty), zubní implantáty.

Garant

Vypsaná témata doktorského studijního programu

  1. Adaptivní řízení dynamických systémů s využitím lokálních lineárních modelů

    Práce se bude zabývat výzkumem v oblasti řízení a identifikace nelineárních dynamických systémů s využitím metod založených na myšlence lokálních lineárních modelů (Lazy Learning, LWR, RFWR). Identifikovaný inverzní dynamický model bude použit jako feedforward kompenzátor ve struktuře kompozitního regulátoru. Výsledky výzkumu budou experimentálně ověřeny na reálných soustavách dostupných v Mechatronické laboratoři (výukové modely, automobilové aktuátory, apod.) s použitím výpočetního prostředí Matlab/Simulink a dostupných hardwarových prostředků. Následně se předpokládá implementace vhodných algoritmů ve formě samostatné řídící jednotky s mikrokontrolerem.

    Školitel: Grepl Robert, doc. Ing., Ph.D.

  2. Aplikace optických metod na měření mechanických vlastností konstrukcí z moderních materiálů

    Inovativní moderní konstrukce vyžadují vzhledem k požadovaným funkcím použití moderních materiálů. Důležité u těchto konstrukcí jsou mechanické i tepelné vlastnosti. Ruku v ruce s rozvojem progresivních materiálů jde i rozvoj experimentálních technik pro efektivní testování těchto materiálů, např. bezkontaktních optických metod. Cílem práce je vybrat vhodné experimentální metody pro efektivní testování parametrů konstrukcí a vybrané metody prozkoumat do takové míry, aby pro jistou třídu inženýrských problémů dávaly spolehlivé a opakovatelné výsledky. Vhodnost vybraných experimentálních technik bude ověřena pomocí série experimentů. Výsledky experimentů budou porovnány s analytickými a numerickými analýzami elementárních problémů a měřeními tradičními metodami. Primárné se předpokládá využití prozkoumaných experimentálních metod v oblasti konstrukcí pro kosmický, letecký a automobilový průmysl. Pokud tato práce prokáže, že výsledky vybraných progresivních experimentálních technik jsou dostatečně spolehlivé a v dobré shodě s analýzami elementárních problémů a výsledky experimentů pomocí tradičních metod, bude možno tyto inovativní experimentální techniky nasadit v náročných průmyslových aplikacích.

    Školitel: Návrat Tomáš, doc. Ing., Ph.D.

  3. Biomechanická studie lebečních implantátů

    Kranioplastika se provádí po osteoklastické trepanaci (kraniektomii) lebky nebo v traumatologických případech se ztrátou kostní tkáně lebky. Dekompresní kraniektomie je typ neurochirurgické operace, která se provádí za účelem radikálního snížení nitrolebečního tlaku. K tomuto chirurgickému zákroku je nutné přistoupit u těžkých traumat mozku nebo u nádorových onemocnění. Ke kranioplastice je nutné přistoupit z důvodu mechanické ochrany mozku, zamezení kolísání nitrolebečního tlaku a psychického stavu pacientů po provedené kranioektomii. V kranioplastice se používají kostní štěpy vytvořené z žebra nebo kalvy. V současné době je možné také použít implantáty z biokompatibilních pryskyřic nebo kovových slitin. Implantáty jsou navrhovány a vyráběny s využitím nejnovějších výpočtových a technologických metod, včetně rapid-prototypingu. Uvedený přístup umožňuje vytvoření individuálního implantátu pro konkrétního pacienta (tzv. "patient-specific" přístup). Součástí návrhu implantátu je biomechanická analýza. Vzhledem ke geometrii, materiálu, zatížení a uložení implantátu při jeho návrhu a realizaci je nutné řešit řadu dílčích biomechanických problémů. Řešení problémů zaměřených na mechanickou interakci lebky s implantátem v souvislosti s tvarem, materiálem a uložením implantátu bude předmětem této dizertační práce.

    Školitel: Florian Zdeněk, doc. Ing., CSc.

  4. Detekce a izolace poruch pro nelineární systémy s využitím lokálních lineárních modelů

    Aplikace stále výkonnějších mikroprocesorů při řízení mechatronických systémů umožňují implementovat výpočetně náročné doplňkové funkce. Jednou z velmi důležitých oblastí, která se stále rozvíjí, jsou algoritmy detekce, izolace a řešení chyb v systémech. Práce se bude zabývat vývojem nových algoritmů založených na lokálních lineárních modelech a metodách soft computing. Teoretické a simulační výsledky budou ověřovány na reálných soustavách dostupných v Mechatronické laboratoři (výukové modely, automobilové aktuátory apod.). Předpokládá se tedy simulační modelování v prostředí Matlab+ a experimentální práce s využitím moderního vybavení Real-Time Rapid Prototyping firmy dSPACE, které je současným de facto standardem v automobilovém průmyslu.

    Školitel: Grepl Robert, doc. Ing., Ph.D.

  5. Modelování neelastických efektů elastomerů

    Téma je motivováno vlastnostmi elastomerů a kompozitů používaných při výrobě pneumatik. Pryž a ostatní elastomery vykazují velké elastické deformace, které se ve výpočtovém modelování popisují pomocí hyperelastických konstitutivních modelů. Především však v oblasti extrémně vysokých deformací (až stovky procent) se v praxi uplatňují také neelastické efekty (Mullinsův efekt, plasticita, viskoelasticita), které způsobují významné odchylky modelů od reality a vyvolávají rovněž druhotnou anizotropii vlastností elastomeru. V posledních letech probíhá ve světě intenzívní rozvoj konstitutivních modelů popisujících tyto efekty. Téma se bude věnovat především anizotropnímu chování elastomerů v důsledku Mullinsova efektu, implementaci a využívání příslušných konstitutivních modelů s případnou aplikací i pro vláknové kompozity s elastomerovou matricí (guma vyztužená textilními a jinými vlákny).

    Školitel: Burša Jiří, prof. Ing., Ph.D.

  6. Navigace mobilních robotů v prostorově omezeném vnějším prostředí s neupravenými komunikacemi využívající přirozených orientačních bodů

    Navigace ve vnějším prostředí s neupravenými komunikacemi patří k aktuálně řešené problematice v oblasti autonomních mobilních robotů. Cílem práce je vyvinout sadu navigačních algoritmů pro mobilní robot, která umožní pohyb ve vnějším prostředí o velikosti řádově v hektarech. Lokalizační subsystém by měl být založen na fúzi dat ze senzorů různých fyzikálních principů s ohledem na robustnost lokalizace a nízké ekonomické náklady. Důraz je kladen na schopnost detekce a využití orientačních bodů přirozeně se vyskytujících v prostředí.

    Školitel: Krejsa Jiří, doc. Ing., Ph.D.

  7. Návrh a ověření metodiky hodnocení trvanlivosti valivého ložiska

    K predikci životnosti ložiska existují různé přístupy. Většina známých přístupů poskytuje konzervativní odhady trvanlivosti, které se často neshodují s výsledky z experimentálních měření. Otázkou tedy zůstává jak zpřesnit odhad trvanlivosti s využitím moderních numerických metod. Cílem práce bude návrh metodiky hodnocení trvanlivosti valivého ložiska pomocí numerických simulací založených na metodě konečných prvků a modifikace vhodného kritéria pro posouzení únavové pevnosti při víceosém stavu napjatosti. Nedílnou součásti bude experimentální ověření navržené metodiky

    Školitel: Návrat Tomáš, doc. Ing., Ph.D.

  8. Nelineární alternativní zdroje energie

    Generování elektrické energie z mechanických vibrací je již řadu let v popředí mezinárodního výzkumu. Především s rozvojem nízkopříkonové elektroniky je nutné najít alternativní zdroj energie, který nahradí stávající baterie v bezdrátových technologiích. Lineární energy harvesting zařízení, které využívají resonance, jsou závisle na stálosti budící frekvence vibrací. Nelineární zařízení mají potenciál pracovat v širokém frekvenčním spektru vibrací nebo využívat pracovní režimy při přechodech nestabilního chování. V práci bude využito mechatronického přístupu při vývoji daných zařízení, které budou generovat dostatečné množství elektrické energie pro moderní bezdrátové aplikace.

    Školitel: Hadaš Zdeněk, doc. Ing., Ph.D.

  9. Numerická simulace odvrtávací metody pro zjišťování zbytkové napjatosti

    Zbytková napětí jsou napětí, která působí v součásti trvale bez vnějšího zatěžování jako důsledek předchozích technologických procesů. Při vnějším silovém působení mohou tato zbytková napětí mít škodlivý nebo i užitečný vliv. Jednou z nejpoužívanějších metod pro měření zbytkové napjatosti je metoda vrtání otvoru. Cílem práce je vytvořit výpočtový model simulující odvrtávací metodu pro určení zbytkových napjatostí s možností zahrnutí nejistot, které mohou v reálné situaci nastat.

    Školitel: Návrat Tomáš, doc. Ing., Ph.D.

  10. Numerické modelování zavírání únavové trhliny

    Mechanismus zavírání únavové trhliny je již popsán poměrně dobře v literatuře a potvrzen experimentálně. Většina prací se ale zabývá jednoduchou geometrií, která odpovídá 2D řešení. Detailní popis zavírání v případě složitějšího čela únavové trhliny je stále otevřený problém. Proto cílem této práce je numerické modelování zejména plasticky indukovaného zavírání trhliny v případě složitějších trojdimensionálních úloh. Numericky získané výsledky budou ověřeny pomocí cílených únavových experimentů v naší laboratoři. Důležitým bodem je také separace jednotlivých mechanismů podílejících se na zavírání trhliny.

    Školitel: Hutař Pavel, prof. Ing., Ph.D.

  11. Odhadování parametrů a stavu dynamického modelu pomocí optimalizačních metod

    Práce se bude zabývat výzkumem a aplikací metod pro odhadování stavu a parametrů dynamického modelu v reálném čase. Tato problematika nachází uplatnění např. v systémech jízdní stability. Předpokládá se simulační modelování v prostředí Matlab+ a experimentální práce s využitím Real-Time Rapid Prototyping hardware dSPACE, které je současným de facto standardem v automobilovém průmyslu. Teoretické výsledky budou prakticky ověřeny na konkrétním reálném modelu čtyřkolového vozidla.

    Školitel: Grepl Robert, doc. Ing., Ph.D.

  12. Počítačová simulace plošného tváření ve vývoji nástrojů a procesů lisování karosářských dílů

    Téma je vypsané a řešené v úzké spolupráci s firmou Škoda Auto, která nabízí studentům finanční podporu během studia v prezenční i kombinované formě s nabídkou zaměstnání po jeho úspěšném ukončení. Jedná se o širokou problematiku, na které může paralelně pracovat větší množství studentů a která zahrnuje dílčí otázky optimální volby geometrie výlisků, nástrojů, materiálu, procesních parametrů a jejich vliv na odpružení, rozměrovou stabilitu, tvařitelnost a porušování produktů a nástrojů. Každý ze studentů bude zpracovávat jedno z dílčích témat, jejichž společným jmenovatelem bude zpřesnění výpočtových modelů a jejich plná integrace do virtuálního navrhování inovovaných výrobků a procesů.

    Školitel: Petruška Jindřich, prof. Ing., CSc.

  13. Popis šíření creepové trhliny v polymerních materiálech

    Díky stále většímu podílu polymerních materiálů určených pro dlouhodobé aplikace je proces pomalého růstu creepové trhliny jedním z významných výzkumných témat. Proto hlavním cílem této práce je relevatní popis šíření creepové trhliny v polymerních materiálech při komplexním mechanickém namáhání s uvážením residuálních napětí. Creepová trhlina je popsána lomovými parametry a na základě numerického výpočtu je určena zbytková životnost polymerní součásti. Výsledky numerických simulací budou v projektu konfrontovány s experimentálními daty v rámci spolupráce s Polymer Competence Center Leoben (PCCL) a Polymer Institute Brno.

    Školitel: Hutař Pavel, prof. Ing., Ph.D.

  14. Predikce dynamického chování mechatronických soustav

    V moderním světě průběžných inovací a globálního vývoje musí být výrobci a vývojové centra schopni predikovat dynamické chování svých výrobků již v předvýrobní fázi. Zvláště při vývoji mechatronických výrobků s vysokým propojením multidisciplinárních prvků je vytvoření virtuálního prototypu nezbytné pro určení parametrů a chování budoucího výrobku. Tradiční metody sestavování komplexních multidisciplinárních modelů mechatronických soustav, jako je MKP, jsou pracné a ve fázi vývoje a inovace produktu i časově náročné. To vede k nezbytnosti použití efektivních výpočetních metod pro integraci jednotlivých multidisciplinárních modelů do jednoho celku. Cílem práce je aplikovat a vyhodnotit navržené přístupy a metody integrace multidisciplinárních modelů do jednoho celku mechatronického modelu, který efektivně a na odpovídající úrovni dokáže predikovat dynamické vlastnosti vyvíjeného mechatronického produktu.

    Školitel: Hadaš Zdeněk, doc. Ing., Ph.D.

  15. Spolehlivost keramické hlavice kyčelní endoprotézy při víceosé napjatosti

    Pro posouzeni pravděpodobnosti porušení keramické hlavice totální kyčelní endoprotézy se využívá Weibullova teorie nejslabšího článku. V keramické hlavici vzniká při zatížení dle ISO 7206-5 obecná 3-osá napjatost s výraznou tahovou složkou ve směru obvodovém (první hlavní napětí). Dosavadní výzkum zahrnoval do výpočtové modelu pouze toto v tahové napětí a zbývající složky nebyly uvažovány. Cílem je rozšířit výpočtové modelování pravděpodobnosti porušení hlavice o zbývající dvě hlavní napětí.

    Školitel: Fuis Vladimír, doc. Ing., Ph.D.

  16. Tepelné výměníky s dutými mikrovlákny pro aplikace v biologicky aktivním prostředí

    Plastové kapiláry jako konstrukční prvek v tepelných výměnících se začaly studovat v posledních deseti letech. Dosud se však téměř nepoužily kapiláry, které jsou vyrobené např. z polypropylenu nebo PVDF. Tyto kapiláry jsou flexibilní a jejich svazky je proto možné velmi jednoduše a levně formovat do různých tvarů. Navíc je flexibilitu kapilár možné účinně použít i při čištění jejich povrchů. Povrchy kapilár je také možné modifikovat tak, aby byla měněna jejich smáčivost a tak i vlastnosti povrchu z pohledu varu a kondenzace. Cílem práce je studium přenosu tepla a látky na vnitřních i venkovních površích kapilár a vývoj teorie popisující tyto pochody. Práce je zaměřena na prostředí, kde se vyskytuje možnost zanášení povrchů biologicky aktivními látkami.

    Školitel: Raudenský Miroslav, prof. Ing., CSc.

  17. Teplotní optimalizace moderních světelných zdrojů používaných v automobilové technice

    Snahou výrobců je zvyšovat světelné výkony použitých světelných zdrojů při zachování stávajících rozměrů nebo jejich zmenšení. To vede k vyšším nárokům na odvod tepla z místa světelného zdroje mimo tělo světlometu. Experimentálně bude zjištěno na konkrétních případech teplotní rozložení v provozních podmínkách a pomocí numerických simulací bude provedena následná optimalizace.

    Školitel: Horský Jaroslav, prof. Ing., CSc.

  18. Vliv mechanických vlastností intraluminálního trombu na riziko ruptury výdutě břišní aorty

    Jedná se o aktuální problematiku z oblasti biomechaniky. Téma práce je zaměřeno na výpočtové modelování deformačně-napěťových stavů vznikajících ve výdutích břišní aorty. Jedná se o modelování interakce kapaliny (přibližně newtonské) se stěnou aneurysmatu, která je zčásti pokryta porézním intraluminálním trombem (remodelovaná krevní sraženina). Pro identifikaci jeho konstitutivních modelů může být využito unikátní zařízení pro zkoušky tkání dvouosým tahem, také permeabilita (propustnost) trombu by měla být určována experimentálně. Výpočtové modely budou využity k deformačně-napěťovým analýzám aneurysmat břišní aorty.

    Školitel: Burša Jiří, prof. Ing., Ph.D.

  19. Vliv struktury stěny tepny na její mechanické vlastnosti

    Složení stěny tepny rozhoduje o jejích mechanických vlastnostech. Přestože jsou známy jednotlivé podstatné složky stěny tepny (elastin, kolagen, hladkosvalové buňky), jejich uspořádání ve stěně tepny je stále předmětem výzkumu. Získání poznatků ohledně orientace a zvlnění kolagenních vláken pomůže k přesnějšímu popisu mechanického chování stěny tepny, což je klíčové např. při vyšetřování rizika ruptury aortálních výdutí. znalost rozložení hladkosvalových buněk ve stěně tepny zase umožní lépe modelovat růstové a remodelační procesy ve stěně, což v konečném důsledku pomůže při predikci vzniku aterosklerózy nebo vývoje už existující arteriální výdutě

    Školitel: Polzer Stanislav, doc. Ing., Ph.D.

  20. Výpočtové modelování elektromechanické aktivity srdečních buněk při srdečním selhání

    Cílem práce je matematicky formulovat ovlivnění membránových transportních dějů a vazby excitace-kontrakce u buněk selhávajících srdcí a pomocí simulací objasnit důsledky těchto změn pro buněčnou elektromechanickou aktivitu. Hlavní částí výpočtových modelů pro simulaci elektrické, chemické a mechanické aktivity srdečních buněk jsou matematické modely (soustava diferenciálních a algebraických rovnic) obsahující kvantitativní popis podstatných buněčných mechanismů (membránové proudy, membránové napětí, koncentrační změny iontů aj.). Současná struktura matematických modelů je založena především na popisu dějů, které jsou významné z hlediska vazby mezi excitací a kontrakcí a studia farmakologických účinků látek. Jednotlivé matematické formulace jsou odvozeny z experimentů realizovaných na izolovaných srdečních buňkách laboratorních zvířat (potkan, morče) na Fyziologickém ústavu lékařské fakulty MU v Brně a v laboratořích našich zahraničních partnerů (UK, FR).

    Školitel: Burša Jiří, prof. Ing., Ph.D.

  21. Výpočtové modelování nanoindentace

    Princip nanoindetace spočívá v zatlačování miniaturního hrotu do různého materiálu a to na úrovni nanometrů až mikrometrů - výstupem z experimentu je závislost síla - posuv hrotu. Standardně používané přístupy pro vyhodnocení nanoindentačního testu byly primárně vyvinuty pro homogenní a izotropní objemové materiály za předpokladu celé řady okrajových podmínek. V případě aplikace těchto metod pro těleso s tenkou vrstvou však dochází k principiálnímu porušení těchto základních předpokladů. Je zřejmé, že v případě nano/mikro kompozitních tenkých vrstev se situace ještě více komplikuje. V první fázi je cílem určit elasto-plastické materiálové charakteristiky pro různé materiály (kov, sklo, keramika) tak, aby byl zajištěn soulad mezi experimentálně a výpočtově (pomocí metody konečných prvků) určenou závislostí síla-posuv hrotu. Např. pro křemičité sklo je maximální velikost silového působení při zkoušce 200 mN a tomu odpovídající posuv hrotu je 1310 nm. Pro odladěný výpočtový model se bude v další fázi výpočtově modelovat proces nanoindetace pro tělesa s různými materiálovými vlastnostmi včetně těles s tenkými vrstvami.

    Školitel: Fuis Vladimír, doc. Ing., Ph.D.

  22. Výpočtové modelování pohybu a napjatosti hlasivek při nastavování do fonačního postavení

    Nastavení hlasivek do fonačního postavení je základním prvkem kontroly tvorby lidského hlasu. Detailní studium tohoto mechanismu je důležité pro pochopení tvorby hlasu u zdravých lidí a především pak u pacientů trpících hlasovými poruchami. Cílem práce je s využitím metody konečných prvků vytvořit prostorový výpočtový model hrtanových chrupavek a měkké tkáně hlasivek pro analýzu pohybu a napjatosti hlasivek při nastavování do fonačního postavení. Pohyb hrtanových chrupavek bude aktivován působením svalstva hrtanu. Výpočtové modely budou využity pro deformačně-napěťové analýzy patologických změn hlasivek jako je jednostranná paréza hlasivky.

    Školitel: Švancara Pavel, Ing., Ph.D.

  23. Výpočtové modelování samobuzeného kmitání lidských hlasivek

    Tvorba lidského hlasu je založena na interakci proudem vzduchu rozkmitaných hlasivek s akustickými procesy ve vokálním traktu. Detailní studium tohoto mechanismu je důležité pro pochopení tvorby hlasu u zdravých lidí a především pak u pacientů trpících hlasovými poruchami. Cílem práce je vytvořit s využitím metody konečných prvků výpočtový model interakce samobuzeného kmitání hlasivek s akustickým prostředím vokálního traktu. A dále, po ověření výsledků modelu porovnáním s experimentálními daty, na tomto modelu dále analyzovat vliv některých patologických změn tkáně hlasivek (Rinkeho edém, Sulcus vocalis apod.) na kmitání hlasivek a produkovaný hlas.

    Školitel: Švancara Pavel, Ing., Ph.D.

  24. Výpočtové modelování účinků metabolické inhibice na elektromechanickou aktivitu srdečních buněk

    Redukce průtoku krve v koronárních cévách srdce snižuje dodávku kyslíku a nutričních látek k srdečním buňkám, což vede k inhibici buněčného metabolismu, a tím k poklesu intracelulární koncentrace ATP a pH. Tyto změny zásadně ovlivňují aktivitu membránových iontových přenašečů. Cílem práce je matematicky formulovat účinky metabolické inhibice na membránový transportní systém srdečních buněk a pomocí simulací objasnit jejich vliv na buněčnou elektromechanickou aktivitu. Hlavní částí výpočtových modelů pro simulaci elektrické, chemické a mechanické aktivity srdečních buněk jsou matematické modely (soustava diferenciálních a algebraických rovnic) obsahující kvantitativní popis podstatných buněčných mechanismů (membránové proudy, membránové napětí, koncentrační změny iontů aj.). Současná struktura matematických modelů je založena především na popisu dějů, které jsou významné z hlediska vazby mezi excitací a kontrakcí a studia farmakologických účinků látek. Jednotlivé matematické formulace jsou odvozeny z experimentů realizovaných na izolovaných srdečních buňkách laboratorních zvířat (potkan, morče) na Fyziologickém ústavu lékařské fakulty MU v Brně a v laboratořích našich zahraničních partnerů (UK, FR).

    Školitel: Burša Jiří, prof. Ing., Ph.D.

  25. Výpočtové modelování vlivu poruch membránových proudů buněk myokardu na jeho kontrakci

    Jedná se o aktuální problematiku základního výzkumu s potenciálním dopadem do klinické praxe. Membránové proudy buněk myokardu vyvolávají jejich kontrakci, která není zcela synchronní, ale postupně se šíří myokardem. Poruchy těchto proudů pak narušují synchronizaci kontrakce jednotlivých vrstev stěny myokardu, což může být příčinou oslabení srdeční kontrakce. Práce má využít metody konečných prvků k modelování a vysvětlení souvislostí mezi asynchronní kontrakcí jednotlivých vrstev myokardu a celkovou efektivitou kontrakce.

    Školitel: Burša Jiří, prof. Ing., Ph.D.

  26. Využití vysoce tepelně vodivých plastů při konstrukci nové generace chladicích systémů ve světelné automobilové technice

    V posledních letech se objevil na trhu speciální druh plastů s vysokou tepelnou vodivostí, které by se daly s výhodou použít při konstrukci chladicích systému světelných zdrojů. Jejich výhodou je lepší tvarová optimalizace pro jednotlivé aplikace a nižší výrobní náklady. Protože se jedná o nové materiály, bude nutné stanovit jejich termofyzikální vlastnosti a vyvinout metodiku, kterou by se následně vyhodnocovala vhodnost použité konstrukce chlazení.

    Školitel: Horský Jaroslav, prof. Ing., CSc.

  27. Vývoj a experimentální ověření teorie hydraulického odstraňování okují

    Při výrobě a zpracování oceli za tepla, kdy je povrch vystaven oxidační atmosféře, se na povrchu tvoří zoxidované vrstvy oceli nazývané okuje. Tyto okuje se odstraňují pomocí vysokotlakých trysek s plochým vodním paprskem. Při tomto procesu se sleduje jak výsledná jakost povrchu (množství neodstraněných okují), tak množství tepla odvedeného z oceli. Kvalita povrchu vyrobeného ocelového polotovaru závisí nejen na konfiguraci hydraulického ostřiku, ale také na jakosti oceli (chemickém složení), tepelném zpracování a povlakování. Během ostřiku dochází k prudkému poklesu teploty a tím i výrazné změně materiálových vlastností okují. Ty navíc obvykle netvoří homogenní vrstvu. Většinou se jedná o vrstvu složenou z několika typů okují: wüstit, magnetit a hematit; přičemž jejich podíl je závislý mimo jiné na oxidační teplotě. Vrstva okují je obvykle porézní, což umožňuje vodě vnikat do trhlin, kde může vlivem velmi vysoké teploty (nad 1000°C) vést k parní explozi. Při hydraulickém odkujování tak dochází k velmi komplikovanému namáhání, který se skládá zejména z mechanického účinku od vodního paprsku, teplotní kontrakce povrchových vrstev, smykovému napětí na rozhraní okuje/ocel, ohýbání okují vlivem teplotního gradientu v okujích a parní explozi v trhlinách. Cílem práce je vytvoření teorie a verifikačního modelu hydraulického odstraňování okují a popsání principů při tomto kombinovaném teplotně-mechanickém namáhání. Výpočtový model, který bude vytvořen na základě teorie, bude sloužit k ověření vytvořené teorie na základě srovnání se skutečným procesem odkujování, který bude prováděn v laboratoři. Vytvořený model by měl mimo jiné posloužit k optimalizaci hydraulického odstraňování okují pro těžko odkujitelné materiály (např. oceli se zvýšeným obsahem křemíku pro automobilový průmysl).

    Školitel: Pohanka Michal, doc. Ing., Ph.D.

  28. Vývoj metod pro měření a vyhodnocení teplotních charakteristik dynamických procesů

    Jedná se o interdisciplinární téma se zaměřením na experimentalní činnost, metody měření, snímání a záznamu veličin. Cílem je návrh, vývoj a optimalizace snímačů a následný vývoj numerických metod pro zpracování dat získaných z těchto snímačů.

    Školitel: Kotrbáček Petr, doc. Ing., Ph.D.

  29. Vývoj MKP řešiče pro vláknové kompozity s hyperelastickou matricí a ohybovou tuhostí vláken

    Téma je motivováno potřebou výpočtového modelování mechanického chování kompozitů používaných při výrobě pneumatik. U vláknových kompozitů s pryžovou matricí vyztuženou ocelovými vlákny (dráty) nedostačují standardní anizotropní hyperelastické modely, protože neberou v úvahu ohybovou tuhost vláken. V rámci předchozích disertačních prací byl navržen způsob, jak zahrnout ohybovou tuhost vláken do konstitutivního modelu s využitím Cosseratovy teorie elasticity. Vytvořený MKP řešič je schopen řešit některé jednoduché modely těchto kompoziqmbursatů, ale má významná omezení ve velikosti modelu a problémy s konvergencí. Cílem práce by mělo být matematicky analyzovat podmínky řešitelnosti příslušných soustav rovnic a s využitím vhodných metod vytvořit vlastní MKP implementaci této teorie, která by byla schopna rozšířit okruh problémů, pro něž lze tuto teorii prakticky aplikovat.

    Školitel: Burša Jiří, prof. Ing., Ph.D.


Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

Studijní plán oboru není zatím pro tento rok vygenerován.