Prezenční studium

4 roky

prof. Ing. Jiří Burša, Ph.D.

Předseda :
prof. Ing. Jiří Burša, Ph.D.
Člen interní :
prof. Ing. Luboš Náhlík, Ph.D.
prof. Ing. Jindřich Petruška, CSc.
prof. Ing. Miroslav Raudenský, CSc.
doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D.
prof. RNDr. Michal Kotoul, DrSc.
prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc.
doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.

Studijní program Inženýrská mechanika je zaměřen na přípravu vysoce kvalifikovaných odborníků s předpoklady pro vědeckou práci, zvládajících moderní výpočtové a experimentální metody ve vědní oblasti mechaniky těles, včetně specifických oblastí mechatroniky a biomechaniky. Cílem studia je poskytnout studentům potřebné teoretické znalosti a praktické zkušenosti z oblastí mechaniky odpovídajících tématu doktorského studia. K dosažení stanovených cílů a profilu studenti absolvují předměty předepsané jejich Individuálním studijním plánem, čímž je vytvořen teoretický základ pro zvládnutí tématu na nejvyšší úrovni. Praktické zvládnutí tématu pak prokazují absolvováním Státní doktorské zkoušky a vypracováním a obhájením Doktorské disertační práce.

Absolvent doktorského programu Inženýrská mechanika má vysoce specializované odborné znalosti a kompetence zejména v moderních výpočtových a experimentálních metodách ve vědní oblasti aplikované mechaniky, případně mechatroniky nebo biomechaniky, a v jejich využití ve výzkumu a vývoji v technické i medicínské oblasti. Současně má i odbornou adaptabilitu, což dává velké šance pro uplatnění jak ve výzkumu a vývoji, tak i v oblasti technických výpočtů a v manažerských pozicích. Dokladem toho jsou absolventi, působící nejen v akademické i privátní výzkumné sféře, ale i v malých výpočtových a softwarových firmách, a to i na vedoucích a manažerských pozicích konstrukčních, výpočtových a vývojových oddělení nebo obchodních zastoupení mezinárodních společností. S pronikáním počítačového modelování a podpory do oblasti medicíny lze předpokládat uplatnění biomechaniky nejen v této mezioborové sféře výzkumu a vývoje, ale i v nově vznikajících pozicích počítačové podpory v nemocnicích a na klinických pracovištích.

Absolvent doktorského programu Inženýrská mechanika má vysoce specializované odborné znalosti, ale současně i odbornou adaptabilitu, což dává velké šance pro uplatnění jak ve výzkumu a vývoji, tak i v oblasti technických výpočtů a manažerských pozicích. Dokladem toho jsou absolventi, působící nejen v akademické i privátní výzkumné sféře, ale i v malých výpočtových a softwarových firmách, a to i na vedoucích a manažerských pozicích konstrukčních, výpočtových a vývojových oddělení nebo obchodních zastoupení mezinárodních společností. S pronikáním počítačového modelování a podpory do oblasti medicíny lze předpokládat uplatnění biomechaniky nejen v této mezioborové sféře výzkumu a vývoje, ale i v nově vznikajících pozicích počítačové podpory v nemocnicích a na klinických pracovištích.

Viz platné předpisy, Směrnice děkana Pravidla pro organizaci studia na fakultě (doplněk Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně).

Pravidla a podmínky pro tvorbu studijních programů určují:
ŘÁD STUDIJNÍCH PROGRAMŮ VUT,
STANDARDY STUDIJNÍCH PROGRAMŮ VUT,
STUDIJNÍ A ZKUŠEBNÍ ŘÁD VUT,
SMĚRNICE DĚKANA Pravidla pro organizaci studia na fakultě (doplněk Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně),
SMĚRNICE DĚKANA FSI Jednací řád oborových rad doktorských studijních programů FSI VUT v Brně.
Studium v DSP se neuskutečňuje v kreditovém systému. Klasifikační stupně jsou „prospěl“, „neprospěl“, u obhajoby disertační práce je výsledek „obhájil“, „neobhájil“.

Na VUT jsou zohledněny potřeby rovného přístupu k vysokoškolskému vzdělávání. V přijímacím řízení ani ve studiu nedochází k přímé či nepřímé diskriminaci z žádných důvodů. Studujícím se specifickými vzdělávacími potřebami (poruchy učení, fyzický a smyslový handicap, chronická somatická onemocnění, poruchy autistického spektra, narušené komunikační schopnosti, psychická onemocnění) je poskytováno poradenství v poradenském centru VUT, které je součástí Institutu celoživotního vzdělávání VUT. Podrobně tuto problematiku řeší Směrnice rektora č. 11/2017 „Uchazeči a studenti se specifickými potřebami na VUT“. Rovněž je vytvořen funkční systém sociálních stipendií, který popisuje Směrnice rektora č. 71/2017 „Ubytovací a sociální stipendium“.

Doktorský studijní program Inženýrská mechanika je pokračováním aktuálně akreditovaného navazujícího magisterského studijního programu Inženýrská mechanika a biomechanika. Zaměřuje se však obecněji na absolventy navazujících magisterských studijních programů v různých oborech mechaniky a mechatroniky, příp. matematického, fyzikálního nebo materiálového inženýrství, jejichž absolventům umožňuje pokračovat ve třetím stupni studia a dosažením vědecké hodnosti Ph.D. prokázat schopnost vědecké práce.

1. Adaptivní řízení a odhad stavů 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. Adhezní síly a deaglomerace vláknitých aerosolových částic

   Interakce mezi vláknitými částicemi, jejich aglomerace a mechanismy pro jejich zpětné oddělování nachází uplatnění v mnoha oblastech. Velký potenciál existuje například v oblasti nosičů léčiv a deaglomerace v inhalátorech. Práce má interdisciplinární charakter a vyžaduje kombinovat poznatky strojního inženýrství, chemie, matematiky, biologie a farmacie. Cílem je vyvinout přesné modely pro výpočet interakcí vláken, kvantifikaci a modelování adhezních sil a procesů při deaglomeraci. Předpokládá se spolupráce se zahraničními pracovišti, např. University of Delaware, Centre for Energy Research Budapešť a další.

   Školitel: Lízal František, doc. Ing., Ph.D.

3. Analýza vlivu proudění krve v tepnách na rozvoj aterosklerózy

   Jedná se o aktuální problematiku z oblasti biomechaniky, která je součástí řešeného projektu Mebiosys. Navazuje na nedávné disertační práce, které významně zlepšily úroveň FSI analýz proudění v tepnách a otevřely možnost zkoumat jeho dopad na iniciaci aterosklerotických změn v kritických místech tepen. Cílem je identifikovat veličiny a parametry s významným vlivem na iniciaci aterosklerózy.

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

4. Autonomní navigace mobilního robotu v otevřených prostorách venkovního prostředí

   Autonomní navigace mobilních robotů v otevřeném venkovním prostředí patří k výzvám ve vyžití metod umělé inteligence pro zajištění spolehlivého provozu zejména zemědělských strojů s vysokým stupněm autonomie. Pohyb takového stroje v prostředí bez význačných a snadno detekovatelných znaků prostředí, jako jsou prostory polí, lesů či jiných zemědělských oblastí, představuje velkou výzvu pro aplikované metody umělé inteligence. Návrh vhodného senzorického systému, fůze dat a rozhodovacího procesu představuje hlavní oblast zájmu této práce.

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

5. Detekce a izolace poruch pro nelineární systémy

   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.

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

6. Dynamická analýza hybridních rotorů vysokootáčkových strojů

   Cílem práce je výzkum metody návrhu vybraných typů rotorů elektrických vysokootáčkových pohonů včetně verifikačních experimentů. Vysokootáčkové rotory lze realizovat různými koncepty a každý z nich obsahuje elektromagnetickou část, jež slouží jako aktivní pohon. Právě tato část rotorů je nekritičtější z mnoha důvodů, jelikož obsahuje hnací část, která je obvykle na stejném anebo větším průměru než ložiskové čepy. Další kritickou částí je připojovací část pracovního stupně, který však není vždy nedílnou součástí rotoru. Elektromagnetická část obsahuje aktivní prvky, jež jsou fixovány proti setrvačným odstředivým a axiálním silám různými konstrukčními prvky, a právě tyto konstrukční prvky jsou limitujícími faktory pro maximální otáčky, výkon, životnost a ovlivňují rotorovou dynamiku a stabilitu rotoru.

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

7. Fázové změny při tepelných procesech v mikro-kanálech: Výzvy a jejich řešení

   Polymerní tepelné výměníky s mikro-kanály jsou kompetetivní alternativou ke konvenčním kovovým zařízením. Kromě nižší hmotnosti nabízejí také výrazně nižší uhlíkovou stopu. Přenos tepla přes polymerní výměníky může být s výhodou zintenzivněn pomocí využití fázové změny pracovního média. Student detailně prozkoumá procesy fázových změn v polymerních mikro-kanálech a jejich vliv na přenos tepla. Identifikuje limity a vyřeší technické překážky při implementaci systému v reálné aplikaci.

   Školitel: Boháček Jan, doc. Ing., Ph.D.

8. Inovativní metody laserového čištění pro odstranění vysokoteplotních oxidů v průmyslových aplikacích

   Disertační práce se zaměří na vývoj a implementaci pokročilých technik laserového čištění pro efektivní odstranění vysokoteplotních oxidů z kovových povrchů v průmyslovém prostředí. Výzkum bude zahrnovat studium interakce laserového paprsku s oxidovanými vrstvami, vývoj optimalizovaných procesních parametrů. Cílem je prokázat možnost nasezení této technologie, minimalizovat energetickou náročnost a zlepšit kvalitu povrchů a porovnat tuto technologii se stávajícími procesy. Cíle disertační práce: - Analyzovat současné technologie laserového čištění a identifikovat jejich omezení v odstraňování vysokoteplotních oxidů. - Vyvinout nové metodiky a postupy pro zlepšení účinnosti laserového čištění v průmyslových podmínkách. - Navrhnout a otestovat prototypy laserových systémů přizpůsobených specifickým aplikacím. - Vyhodnotit ekonomické a ekologické dopady implementace navržených technologií v průmyslu.

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

9. Modelování vlivu velikosti na plasticitu a tvárné porušování aditivně vyrobené superslitiny 718 na bázi niklu

   Snižování hmotnosti a zároveň aditivní technologie dávají vzniknout komplikovaným geometriím, často tenkostěnným. U některých částí pak může být významný vliv velikosti, který je třeba sledovat nejen v plasticitě, ale i tvárném porušování. Práce se zaměří na měření vlivu velikosti i jeho počítačové modelování, včetně implementace strojového učení na Inconelu 718.

   Školitel: Šebek František, doc. Ing., Ph.D.

10. Návrh a optimalizace samočisticích radiálních ventilátorů pro průmyslové aplikace

    Práce se zaměřuje na návrh a optimalizaci samočisticích radiálních ventilátorů, které efektivně separují částice ze vzduchu během provozu bez potřeby filtrů nebo dalších separačních prvků. Cílem je snížení provozních nákladů, zvýšení účinnosti chlazení a minimalizace údržby ve vysoce prašných průmyslových prostředích, jako jsou elektrické stroje chlazené vzduchem, výměníky tepla nebo systémy pro ventilaci výrobních hal. Výzkum bude zahrnovat jak numerické simulace chování proudění v geometrii ventilátoru, tak návrh a experimentální testování fyzického prototypu. Součástí práce bude také vyhodnocení energetické účinnosti, životnosti a ekologických přínosů tohoto typu ventilátoru ve srovnání s tradičními systémy vzduchotechniky.

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

11. Optimalizace vodní trysky pro chlazení cylindrických povrchů

    Několikaleté studium chlazení válců ukázalo, že na trhu nejsou k dispozici vodní trysky, které by byly optimalizované na chlazení cylindrických povrchů. Cílem práce je optimalizovat vnitřní geometrii vodní trysky tak, aby bylo dosaženo efektivního rozložení vody na cylindrickém povrchu, a tak i co nejefektivnějšího chlazení. Při optimalizaci se očekává simulace jednofázového proudění uvnitř trysky a dvoufázového proudění kdy kapalina proudí ve volném prostoru (ve vzduchu). Pro navržené trysky se vyrobí prototypy, které budou následně ověřeny pomocí laboratorních experimentů. Změří se rozložení tlaku od dopadající vody na rovný povrch pomocí experimentálního zařízení, kterým je laboratoř vybavena, a tím se ověří správnost výpočtového modelu. Efektivnost chlazení cylindrického povrchu se ověří na experimentálním zařízení, kterým je laboratoř taktéž vybavena. Při optimalizaci se předpokládá také využití průmyslového tomografu pro studium vnitřní struktury vodní trysky.

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

12. Prediktivní údržba pro jednoúčelové výrobní stroje

    Prediktivní údržba umožňuje díky kombinaci zpracování velkého množství měřených dat s procesními modely strojů a zařízení získávat přesné údaje o opotřebení strojních součástí a potenciálně tak dosahovat významných ekonomických úspor. V současné době jde o intenzivně využívané, aplikované a zkoumané téma vědy a výzkumu. Téma práce souvisí s konkrétním projektem TACR, který na našem pracovišti řešíme společně s firmou TOPCORE. Metody a nástroje Prediktivní údržby bude doktorand aplikovat na systém míchacího zařízení pro přípravu lepidla na bázi bramborového škrobu.

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

13. Přenos tepla z interakce vnějšího proudění tekutiny s porézními strukturami

    Vystavení kovů okolní atmosféře má za následek tvorbu oxidů kovů na jejich povrchu. Tento proces se zvýrazňuje při zvýšených teplotách. Výsledná mikrostruktura je porézní, vyplněná dutinami různých velikostí a tvarů. Oxidy kovů jsou nevyhnutelné v mnoha metalurgických procesech. Znalost tepelného chování takového porézního materiálu je proto nezbytná. Student vypracuje strategii zpracování CT snímků porézního materiálu do 3D geometrie vhodné pro modelování fyzikálních jevů pomocí MKO. Student vyvine vícefázový CFD model, aby prozkoumal, jak vnější proudění tekutiny interaguje s porézní strukturou. Numerické výsledky budou podpořeny experimentálními výzkumy jeho kolegů pomocí jejich metriky měření přenosu tepla.

    Školitel: Boháček Jan, doc. Ing., Ph.D.

14. Simulace porušování slitiny hliníku 2024-T351 při vysokých rychlostech deformace

    Slitina hliníku 2024-T351 je hojně využívaná například v letectví. Při haváriích však dochází k porušování materiálu při vysokých rychlostech deformace, což doposud nebylo uspokojivě studováno. Práce se tedy zaměří na výpočtové modelování tvárného porušování při různých stavech napjatosti a rychlostech deformace.

    Školitel: Šebek František, doc. Ing., Ph.D.

15. Strojové učení řízení chůze kráčivého robotu v nestrukturovaném venkovním prostředí

    Kráčiví roboti, zejména ctyřnozí či humanoidní, se dostávají do popředí zájmu v oblasti aplikace metod strojového učení na vývoj adaptivních metod chůze s ohledem na omezení daná prostředím. Návrh robustníího řizení chůze s možností adaptace v reálném čase na okolní podmínky a terén je hlavním tématem této práce.

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

16. Studium deformačních procesů v HCP slitinách při komplexním napěťovém stavu

    Hořčíkové a titanové slitiny jsou důležitými strukturálními materiály ve špičkových aplikacích, jakými jsou letecký/kosmický nebo medicínský průmysl. Tyto materiály vykazují velmi výhodnou kombinaci nízké hustoty, mechanické pevnosti, korozní odolnosti a biokompatibility. Při současném rychlém rozvoji aditivních technologií, je nutné navrhovat materiály s vlastnostmi specificky navrženými pro konkrétní aplikace. Z toho důvodu je nezbytné kompletně porozumět procesům, které řídí chování materiálů. Hořčíkové a titanové slitiny mají hexagonální (HCP) krystalovou strukturu. Toto uspořádání atomů způsobuje existenci komplexních mechanismů plastické deformace, které obsahují skluz a dvojčatění. Výzkum těchto mechanismů je složitý, protože se odehrávají v širokém intervalu časových a rozměrových měřítek od úrovně atomů až po velikost materiálových zrn. Dizertační práce se bude zabývat výzkumem plastického skluzu a dvojčatění při komplexním zatěžování na mikroúrovni. Na základě tohoto výzkumu budou navrženy způsoby kontroly těchto procesů pro dosažení požadovaných makroskopických mechanických vlastností. Analýza bude založena na kombinaci teoretického a experimentálního přístupu. Teoretická část bude obsahovat simulace pomocí metody konečných prvků kombinované s pokročilými teoriemi plasticity a experimenty budou založeny na nanoindentačních technikách, které jsou schopné vytvořit komplexní napěťový stav.

    Školitel: Šiška Filip, Ing., Dr.

17. Tepelné zpracování kovových 3D tištěných dílů pro letectví a kosmonautiku

    Tepelné zpracování kovových dílů vyrobených aditivní technologií (3D tiskem) je nedílnou součástí této výroby. Tepelné zpracování těchto dílů je zcela nezbytné pro dosažení vyšší jakosti výsledného produktu, což vede ke zvýšení jeho přidané hodnoty, která je pro praxi klíčová. Téma je zaměřené na nalezení a popsání vhodných režimů tepelného zpracování. Student/ka bude mít možnost podílet se na výzkumu procesu tepelného zpracování super slitin typu Titan a Inconel, určených pro náročné podmínky a v oblasti letectví a kosmonautiky (space industry).

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

18. Únavové chování kovových meta-materiálových struktur vyrobených 3D tiskem

    Disertační práce se bude zaměřena na řešení problematiky únavového chování 3D tiskem vyrobených kovových meta-materiálových struktur, které díky své unikátní architektuře vykazují netradiční fyzikální vlastnosti, jako je například záporný Poissonův poměr, záporná teplotní roztažnost, specifická permeabilita aj. Výroba těchto komplexních struktur je často možná pouze za využití aditivních technologií, které s sebou však nesou problém se změnou mechanických vlastností daného materiálu ve srovnání s tradičními výrobními metodami. Tato skutečnost potom omezuje možnosti výpočtově založeného návrhu a posouzení např. únavové životnosti dané součásti při plánovaném provozním zatížením, jelikož materiálové vlastnosti struktury po 3D tisku nejsou standardně dostupné. Cílem práce bude tedy vyvinout metodiku pro predikci únavového chování 3D tiskem vyráběných kovových struktur, přičemž budou zohledněny faktory jako je technologie tisku, směr vrstvení nebo porozita materiálu, případně další. Tento výzkum bude kombinovat výpočtové a experimentální metody za účelem získání spolehlivých únavových charakteristik aditivně vyráběných materiálů, které budou využitelné při samotném návrhu libovolných struktur. Získané modely materiálu budou verifikovány na konkrétních meta-materiálových strukturách opět jak výpočtově, tak experimentálně.

    Školitel: Ševeček Oldřich, Ing., Ph.D.

19. Únavové porušování svařovaných spojů termoplastových konstrukcí

    Termoplasty jsou opakovaně tavitelné plasty, což se hojně využívá při spojování plastových součástí. Plastové trubky se běžně svařují na tupo nebo pomocí elektrotvarovek. Plošné součásti z termoplastů lze spojovat extrudéry, které vytlačují roztavený plast přímo do místa svaru. Tím vznikají tvarové detaily podobné spojům ocelových plechů. Na rozdíl od kovů termoplasty při zahřívání a tuhnutí neprocházejí zásadními strukturálními změnami. Navíc se do svaru nepřidává materiál s odlišným složením. Přesto mohou mít takto vytvořené spoje odlišné vlastnosti než základní materiál. Svar je často místem s geometrickou složitostí, kde se mohou vyskytovat nespojitosti, vady a koncentrace napětí – faktory, které je nutné zohlednit při návrhu konstrukce. V současnosti neexistuje ucelená metodika pro hodnocení únavových vlastností svarových spojů termoplastů. Navrhované téma se zaměří na životnost a mechanismy porušování těchto spojů s cílem navrhnout systematický přístup k jejich hodnocení. Práce bude kombinovat experimentální práci – měření únavových vlastností a šíření trhlin – s numerickými simulacemi.

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

20. Vliv zbytkových prvků z recyklovaného šrotu na kvalitu povrchu oceli v oblasti přenosu tepla

    Přechod na výrobu oceli s nulovými emisemi uhlíku vyžaduje komplexní pochopení tohoto přechodu na povrchovou kvalitu oceli. Kvalita povrchu u pokročilých ocelí je zásadní pro mechanické vlastnosti výsledného produktu, odolnosti proti korozi, estetiku a celkově pro celý hutní proces, který závisí na přesné kontrole legování a výrobních podmínek. Nicméně začlenění zbytkových prvků z recyklovaného šrotu přináší složitosti, které mění chování oxidických vrstev během výroby ocelových produktů. Přítomnost oxidů s nízkou tepelnou vodivostí je obecně považována za tepelnou bariéru na povrchu oceli. Nicméně v některých průmyslových podmínkách bylo pozorováno, že vrstva oxidu neočekávaně změnila intenzitu chlazení, což ovlivňuje řiditelnost celého výrobního procesu. Cílem této práce je tedy popsat vliv zbytkových prvků ze šrotu na přenos tepla pomocí tepelných odporů různých oxidických vrstev.

    Školitel: Hnízdil Milan, doc. Ing., Ph.D.

21. Výpočtové modelování elektromechanické aktivity srdečních buněk při srdečním selhání

    Cílem práce je doplnit stávající modely srdečních komorových buněk o matematický popis buněčné mechanické aktivity, formulovat ovlivnění membránových transportních dějů a vazby excitace-kontrakce u buněk selhávajících srdcí a pomocí simulací objasnit důsledky těchto změn pro buněčnou elektromechanickou aktivitu.

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

22. Výpočtové modelování vlivu redukce membránových t-tubulů na elektromechanickou aktivitu srdečních buněk

    Membrána srdečních buněk obsahuje systém tubulů (t-tubulů), které umožnují šíření elektrického vzruchu z povrchu do nitra buněk a následně iniciují děje vedoucí k buněčné kontrakci. T-tubuly proto hrají klíčovou roli v elektromechanické aktivitě srdečních buněk. Chronická srdeční onemocnění jsou doprovázena úbytkem t-tubulů, doposud však schází detailní matematická analýza vlivu jejich redukce na buněčnou kontraktilitu. Cílem práce je doplnit stávající modely srdečních komorových buněk o matematický popis buněčné mechanické aktivity a simulovat její ovlivnění při patologické redukci či remodelaci t-tubulů.

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

23. Využití strukturních FE modelů zdravých a rakovinných buněk pro simulace jejich mechanické odezvy

    Toto aktuální téma se věnuje výpočtovému modelování mechanického chování živých buněk při experimentech in vitro. Nedávno vyvinutý výpočtový model zahrnuje vnitřní strukturu buňky (jádro, cytoplazmu, membránu i cytoskelet modelovaný na bendotensegritním principu) a měl by být rozšířen o další mechanické vlastnosti. Dále bude využíván pro simulaci vlivu změn uspořádání cytoskeletu buňky na její mechanickou odezvu za různých podmínek.

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

24. Vývoj a experimentální ověření modelu deformace plechů při kontinuálním tepelném zpracování oceli

    Dnešním trendem je vyrábět vysokojakostní oceli, aniž by bylo potřeba použít velké procento drahých příměsí jako jsou nikl, chrom, titan, měď, hliník atd. Toho se dosahuje vhodným tepelným zpracováním při kontinuální výrobě oceli. Při tepelném zpracování dochází k výrazné ale nežádoucí deformaci oceli, ve které během tohoto procesu probíhají fázové změny – změny metalografické mřížky. Ocel se tak během tepelného zpracování deformuje a výsledný produkt často nedosahuje požadované geometrie – nejčastěji rovinnosti. Špatná rovinnost způsobuje mimo jiné i velké problémy při následném zpracování jako je např. následná povrchová úprava, či způsobuje problémy při průchodu dopravníkovým systémem. Cílem práce je vytvoření komplexního modelu, který bude detailně popisovat děje, které nastávají při kontinuálním tepelném zpracování ocelových plechů. Tento model tak umožní lépe porozumět dějům, které zde nastávají a pomůže optimalizovat chlazení tak, aby bylo dosaženo co nejlepší rovinnosti výsledných plechů. Během práce se očekává měření a simulace součinitele přestupu tepla při chlazení horkých plechů, měření impaktních sil od chladicích trysek, studium proudění chladícího média na zakřiveném povrchu a jeho vliv na změnu chlazení.

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

25. Vývoj kompaktních IoT senzorických systémů

    Cílem disertační práce je výzkum a vývoj zařízení internetu věcí (IoT) a možností snímaní mechanických a elektrických veličin a zpracování dat přímo v místě měření. Bezdrátová komunikace IoT bude uzpůsobena z pohledu velikosti a množství přenášených dat a s důrazem na spotřebu elektrické energie. Celý vyvíjený IoT systém bude pracovat autonomně a poskytovat data o provozu a opotřebení konkrétní strojní komponenty. Zpracování dat přímo v dané komponentě, tzv. edge computing, je základem pro redukci množství snímaných dat. Cílem práce je vývoj metodiky jak do IoT zařízení integrovat matematické modely pro zpracování dat, které vyhodnotí snímané signály již na místě a budou odesílat pouze výsledky analýzy. Celá práce spadá do konceptu digitalizace a digitálních dvojčat pro prediktivní údržbu.

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

26. Životnost aditivně vyrobených polymerních struktur

    Jednou z hlavních výhod aditivní výroby je možnost produkce tvarově velmi složitých struktur. Díky tomu lze v mnoha odvětvích reálně uvažovat o využití tvarově optimalizovaných součástí či na míru navržených řešení v oblasti biomechaniky nebo metamateriálových struktur. Zatímco konvenční výrobní technologie stále převyšují aditivní metody z hlediska rychlosti a ekonomiky sériové produkce, mnohé z těchto složitých tvarů jimi nelze vůbec realizovat. Pro širší využití aditivně vyrobených součástí je klíčové porozumět jejich chování při dlouhodobém zatížení a mechanismům porušení, aby bylo možné s těmito faktory pracovat již ve fázi návrhu. V této oblasti však stále chybí dostatek znalostí. Situaci navíc komplikuje široká variabilita používaných materiálů a výrazná citlivost mechanických vlastností na konkrétní výrobní podmínky. Navrhovaná dizertační práce se zaměří na únavové vlastnosti a mechanismy porušování aditivně vyrobených polymerních součástí. Výzkum bude založen na kombinaci experimentálních me-tod, zaměřených zejména na dlouhodobé mechanické vlastnosti, a numerických simulací konkrétních struktur.

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