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. Analýza flexoelectrického jevu v tenkých vrstvách krystalického materiálu

   Flexoelektrický jev je důsledkem polarizace dielektrika způsobeného převládajícím vlivem gradientů deformace. Tuto vlastnost dielektrik lze využít pro navrhování elektroniky nové generace, např. senzorů, fotodetektorů nebo vibračních mikrosběračů energie (energy harvesting). Na rozdíl od piezoelektrického jevu, který existuje pouze v necentrosymetrických krystalických materiálech, může flexoelektrický jev indukovat elektrickou polarizaci ve všech krystalických materiálech. Flexoelektrický jev je však silně závislý na rozměrech vnitřní struktury materiálu a prakticky se projevuje jen v tenkých povrchových vrstvách, nanovláknech nebo v těsné blízkosti defektů materiálu, kde dominují velké gradienty deformace. Cílem disertační práce bude výzkum flexoelektrického jevu v tenké vrstvě krystalického materiálu, jejíž tloušťka bude v nanometrech až mikrometrech, nanesené na substrátu s řádové většími rozměry. Výzkum se bude týkat lomově mechanických a elektromechanických vlastností tenkých vrstev jak z pohledu jejich poškozování, tak i jejich schopnosti generovat elektrický náboj. Problém flexoelektrického jevu bude formulován jako okrajová úloha pružnosti, v níž bude zahrnut vliv velikosti vnitřní struktury materiálu (gradientní pružnost) a flexoelektrický jev formou flexoelektrických součinitelů v konstitutivních vztazích. Součástí výzkumu budou analytické a numerické výpočty a metodické přístupy známé a osvědčené z klasické pružnosti a lomové mechaniky, avšak rozšířené do oblasti mikro a nanostruktury materiálu. Numerické výpočty se budou provádět s podporou metody konečných prvků a dostupných numerických knihoven v jazyce Python a C. Analytické výpočty budou podporovány knihovnami v Pythonu a jiných dostupných softwarech umožňující práci s počítačovou symbolickou algebrou.

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

3. Aplikace umělé inteligence na tvárné porušování při různých rychlostech deformace a teplotách

   Tvárné porušování je aktuální téma při řešení různých průmyslových operací, jako je kování za různých teplot, či havarijních stavů jako jsou nárazové zkoušky při vysokých rychlostech deformace. Práce by měla využít dynamicky se vyvíjející oblasti strojového učení pro kalibraci kritérií tvarného porušování a případně predikci lomu.

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

4. Dynamika vývoje parní vrstvy při chlazení horkých ocelových povrchů

   Práce se zabývá experimentálním studiem vývoje parní vrstvy při interakci proudů vody na pohybujícím se horkém povrchu. Problematika chlazení je v industriálních podmínkách složitá vzhledem k různým stádiím vývoje varu. Nejnižší intenzita chlazení je v oblasti blánového varu, kdy je voda odizolována od povrchu parní vrstvou, jež se snižuje s teplotou povrchu až dojde k jejímu proražení a přechodovému varu. Leidenfrostova teplota je závislá na dynamice proudění vody po povrchu. Pod dopadajícím laminárním proudem vody je Leidenfrostova teplota vyšší než mezi proudy. Dochází tak k lokálnímu přechlazení, což má za následek nežádoucí heterogenity v materiálových vlastnostech. V místech mezi laminárními proudy vody dochází k interakci vodních proudů ze sousedních trysek, a tak k ovlivnění mechanismu přenosu tepla. Publikace ohledně chlazení laminárními proudy se zabývají zejména chlazením na nepohybujícím se povrchu, což je vzdáleno od reálné aplikace. Laboratoř přenosu tepla a proudění je schopna charakterizovat vývoj parní vrstvy na chlazeném povrchu pomocí experimentálního výzkumu a simulací.

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

5. Kompenzační fólie vyrobená vyřezávacím plotrem a realizace napojení přírub

   V Laboratoři přenosu tepla a proudění byl navržen koncept kompenzační fólie pro vyrovnání povrchových teplot baterie elektromobilu. Funkčnost konceptu byla ověřena numerickou simulací vedení tepla, resp. nalezením povrchové mapy tepelného odporu fólie. Cílem práce je: (i) ověřit vhodnost vyřezávacího plotru a stanovit jeho technologické limity pro výrobu kompenzační fólie, (ii) navrhnout a odzkoušet technologii aplikace fólie na baterii včetně výplňových materiálů vzniklých po perforaci fólie, (iii) proměřit povrchové teploty baterie bez fólie a s ní. Baterie může být v rámci výzkumu nahrazena vhodným topným elementem.

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

6. Lattice-Boltzmannova metoda v transportních výpočtech uvnitř porézních struktur

   S porézními strukturami se můžeme setkat v některých základních fyzikálních dějích, ale i v různých průmyslových aplikacích. V Laboratoři přenosu tepla a proudění se potkáváme s následujícími případy. V hutnických a metalurgických procesech dochází k tvorbě okují na horkých površích zpracovávaných materiálů. Okuje jsou tenké vrstvy různých oxidů železa s tloušťkami v řádech jednotek až stovek mikrometrů. Okuje často obsahují značné množství různě orientovaných pórů, jež ovlivňují termo-fyzikální vlastnosti materiálu. Různé oxidy mají různý vliv na intenzitu chlazení horkých povrchů, jejíž znalost je pro mnoho procesů zásadní. Jako druhý příklad lze uvést aplikaci polymerních dutých vláken ve výměnících tepla. Vlákna mají průměr často menší než jeden milimetr a jsou relativně dlouhá. V jednom výměníku může být i několik tisíc vláken. Orientace vláken ovlivňuje výkon výměníku a tlakové ztráty, z čehož plyne požadavek na optimum. Numerické metody bývají často užity k objasňování fundamentálních jevů, ale i k optimalizaci různých procesů. Nejčastěji využívané konečno objemové a konečno prvkové komerční řešiče však narážejí na problém při generaci geometrie a posléze výpočtové sítě pro velmi komplikované porézní struktury. Lattice-Boltzmannova metoda se jeví jako vhodná alternativa, která byla již dříve s úspěchem aplikována v simulacích transportních mechanizmů uvnitř porézních struktur. Například open-source software PALABOS umožňuje práci se surovými daty přímo z tomografu, pomocí něhož byla porézní struktura převedena do voxelové matice. Cílem doktorské práce je simulace proudění a přenosu tepla uvnitř porézních struktur, jejichž topologie je možné získat z tomografu. Předpokládá se, že výpočty budou paralelní a že budou spuštěny na jednom z českých superpočítačů. Vzhledem k velikosti dat se taktéž předpokládá, že I/O operace budou také prováděny paralelně. Pro konfigurace, v nichž porézní struktura zaujímá jen část celkové výpočtové oblasti, bude odzkoušeno lokální zjemňování mřížky. Pro konfigurace s více materiálovými oblastmi funkčně propojených sdruženou okrajovou podmínkou bude navržen vhodný algoritmus tak, aby byl fyzikálně korektní a byla zachována vysoká úroveň paralelizace výpočtu.

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

7. Metodika tvorby digitálniho dvojčete elektrických strojů

   Práce se bude zabývat výzkumem a vývojem metod tvorby digitálního dvojčete elektrických strojů. Cílem bude vývoj postupů pro komplexní modelování elektrických strojů, které umožní modelovat provozní stavy elektrického stroje s pohledu elektromagnetického , mechanického a tepelného. Teoretické výsledky budou aplikovány na reálných aplikacích pro.

   Školitel: Vlach Radek, doc. Ing., Ph.D.

8. Model kavitační eroze

   Při provozu hydraulických strojů a zařízení může docházet ke kavitaci, tj. lokálnímu vzniku bublinek páry v oblastech nízkého tlaku. Při následné kondenzaci (kolapsu) bublinek jsou generovány výrazné tlakové impulzy, které způsobují poškození obtékaného povrchu. Cílem doktorského studia je vytvoření popisu chování bublinek páry a následně předpovědi míst poškození a její intenzity, tedy tvorba tzv. modelu kavitační eroze. Model vychází především z numerického řešení Rayleigh-Plessetovy rovnice a CFD simulací, která popisuje změnu průměru bubliny v proměnném tlakovém poli, je zde prostor i pro strukturální simulace na straně deformovaného povrchu. Model bude validován experimentálně v laboratořích odboru na exp. okruhu pro zkoušení kavitační eroze a ve spolupráci s materiálovými inženýry. Předpokládá se spolupráce se spřátelenými zahraničnímu pracovišti (např. UPC Barcelona, Univerzita Ljubljan a jiné).

   Školitel: Rudolf Pavel, doc. Ing., Ph.D.

9. Predikce ruptury ateromu v krční tepně

   Jedná se o aktuální problematiku z oblasti biomechaniky, která je součástí řešeného projektu GACR. Posouzení vulnerability (rizika ruptury) sklerotického plátu v krční tepně jako jedné z obvyklých příčin mozkové mrtvice je tématem s významným vědeckým i klinickým potenciálem. K deformačně-napěťové analýze se bude využívat individualizovaných výpočtových modelů s geometrií rekonstruovanou na základě snímků z magnetické resonance. Konstitutivní modely a pevnostní hodnoty fibrózního krytu budou získávány z literatury i z experimentů prováděných přímo na UMTMB, včetně strukturních dat z histologických analýz.

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

10. 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.

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

11. Strukturální integrita aditivně vyráběných polymerních materiálů

    Zatímco aditivní výroba polymerů je stále populárnější pro designové studie, rychlé prototypování a výrobu nekritických náhradních dílů, její použití ve strukturálně zatížených součástech je stále vzácné. Jedním z důvodů může být skepse inženýrů, kvůli nedostatku znalostí ohledně očekávané životnosti a spolehlivosti, stejně jako znalostí mechanismů porušení. Předložená práce bude proto zaměřena na únavové poškození aditivně vyráběných polymerních materiálů, experimentální testování těchto materiálů a také na numerické modelování únavového poškození a šíření únavových trhlin v těchto materiálech. Tato práce bude řešena v úzké spolupráci s PCCL- Polymer Competence Center v Leobenu.

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

12. Studium deformačních procesů na mikroúrovni

    Současné špičkové aplikace, jakými jsou například letecký/kosmický průmysl nebo medicínské technologie, vyžadují materiály, které jsou schopny odolat velmi náročným podmínkám mechanického, tepelného a chemického zatížení. Musí být také vhodné pro nové typy výrobních procesů, jakými jsou například aditivní technologie. Materiály je tak nutné navrhovat a vyrábět přímo pro konkrétní aplikaci. Při takovémto vývoji je proto nezbytně nutné přesně znát vlastnosti materiálu i na mikroskopické úrovni. Pro studium deformačních procesů na mikroúrovni se velmi vhodná metoda nanoindentace, při které lze studovat jevy v objemu několika mikrometrů. Limitací této metody je složitý stav napjatosti vyvolaný indentorem, což komplikuje výslednou analýzu. Proto je potřeba tuto metodu doplnit o numerické simulace, které podají informaci o napěťovém stavu ve zkoumaném objemu. Díky jedinečné kombinaci experimentu a numerické simulace lze dosáhnout jednak analýzy deformačních procesů na mikroúrovni a také verifikace materiálových modelů pro numerické simulace, které pak lze následně aplikovat i na větších měřítkách. V rámci práce na tomto tématu se bude student zabývat studiem deformačních procesů v mikroobjemu pomocí kombinace nanoindentačních experimentů a numerických simulací pomocí metody konečných prvků s využitím pokročilých teorií plasticity.

    Školitel: Šiška Filip, Ing., Dr.

13. Transport vláknitých aerosolů v proudění s vysokými gradienty rychlosti

    Vláknité aerosolové částice se vyskytují ve formě azbestu i člověkem vyráběných nanovláken. Lze je dokonce připravit v biodegradovatelné formě jako nosičů léčiv pro inhalační léčbu. Výpočet mechaniky proudění takových částic je komplikovanou a dosud ne zcela zvládnutou oblastí. Zejména transport částic v proudění s vysokými gradienty rychlostí představuje náročný problém, k jehož řešení je třeba kombinovat experimentální a výpočetní postupy. Při řešení práce bude využito zázemí laboratoře aerosolů.

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

14. Výpočtové modelování elektromechanické aktivity srdečních buněk při srdečním selhání

    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. 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.

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

15. 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.

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

16. 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: Pásek Michal, doc. Ing., Ph.D.

17. Využití digitální korelace obrazu při určování zbytkových napětí

    Zbytková napětí jsou významným faktorem při navrhování nebo hodnocení životnosti různých strojírenských komponent. Při určování zbytkových napětí pomocí odvrtávací metody se přetvoření v okolí odvrtaného otvoru měří pomocí tenzometrické růžice, která ale poskytuje informaci jen z několika diskrétních míst. Oproti tomu optické metody umožnují měření celého pole přetvoření, což přináší velké množství výhod. Práce bude zaměřena na optickou metodu digitální korelace obrazu a bude zkoumat její použitelnost při určování zbytkového napětí.

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

18. Využití strukturních FE modelů živých buněk pro simulace jejich odezvy v proudu kapaliny

    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 viskoelastické vlastnosti. Dále bude využíván pro simulaci vlivu obtékání buňky kapalinou na mechanickou odezvu buňky uchycené na podložce.

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

19. 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.

20. Vývoj metamateriálových struktur pro sensorické a energy harvesting aplikace

    Práce bude zaměřena na výzkum a vývoj technických řešení materiálových systémů a metamateriálových struktur s unikátními mechanickými, piezoelektrickými či tepelnými vlastnostmi, které mimo jiné umožní integrovat piezoelektrickou či jinou funkční snímací vrstvu a případně i aktivní aktuační prvky. Takovýto multimateriálový systém vnitřně strukturovaného metamateriálu je vyvíjen s požadavky na konkrétní mechanické vlastnosti, a přitom budou zkoumány možnosti dalších elektromechanických funkcionalit. Metamateriály umožňují přídavnou funkcionalitu aktivního generování elektrického signálu, která je úměrná mechanickému zatížení. Tyto elektrické signály piezokeramických vrstev lze využít pro senzorický i generátorický režim.

    Školitel: Kotoul Michal, prof. RNDr., DrSc.

21. Vývoj morfovací funkce metamateriálů

    Metamateriály jsou novou skupinou materiálů, které díky své umělé konstrukci a zapojení multioborových domén mají unikátní dynamické a mechanické vlastnosti. Cílem práce je navrhnout a charakterizovat elektro-mechanické vlastnosti metamateriálu, který je založený na aditivním tisku matrice a umožnuje řízenou změnu tvaru.

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

22. Vývoj nových matematických modelů pro předehřívací pece

    Ohřev hutních polotovarů v předehřívací pecích je energeticky velmi náročný proces. Tento proces lze pomocí matematických modelů vytvořených na základě provozních měření optimalizovat. Doktorand se bude podílet na provozních měřeních a tvorbě matematického modelu sloužícího k optimalizaci ohřevu polotovarů.

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

23. Vývoj nových ostřikových sekcí

    Ostřik horkého povrchu vysokotlakým vodním paprskem je technologicky velmi často využívaný proces, jehož cílem je odstranění nežádoucích vrstev okují na povrchu ocelí. Tento proces je energeticky velmi náročný a optimalizací lze dosáhnout maximálního účinku při minimální možné spotřebě energie. Vlastnosti hydraulických ostřiků okují jsou ovlivněny celou řadou parametrů. Úkolem doktoranda bude na základě numerického modelu a experimentálního výzkumu objasnit mechanismus odstraňování vrstvy okují z povrchu a optimalizovat parametry ostřiku s ohledem na kvalitu povrchu a energetickou náročnost procesu.

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

24. Vývoj sprejových systémů pro aplikaci nanočásticových povrchů

    Nanopovlaky, s tloušťku pod 100 nm, se uplatňují v širokém spektru aplikací, kde je potřeba upravit vlastnosti povrchu při zachování původních rozměrů. Široké využití nacházejí nanopovlaky zejména jako ochrana proti abrazi a IR záření, výhodou povlaků je větší chemická a korozní odolnost, možnost alternace třecího a tepelného odporu. Pro nanášení nanočástic lze použít různých metod, jako je rentgenová litografie, nanografting, galvanizace nebo sprejové nanášení. Hlavním požadavkem je snadná aplikace, nízká a homogenní tloušťka vrstvy po celém povrchu. Disertační práce je zaměřena na tvorbu nanopovlaků pomocí sprejů, kde je výsledná kvalita vrstvy ovlivněna chemickým složením roztoku, koncentrací nanočástic, zvoleným typem atomizačního zařízením a interakcí aerosolu s okolním prostředím před aplikací na povrch. Výsledná kvalita nanášené vrstvy nemusí vykazovat optimální parametry při nesprávně zvoleném sprejovém zařízení nebo nevhodných aplikačních podmínkách. Cílem práce je posoudit vliv tvorby aerosolu (mřížkový atomizér, ultrazvukový atomizér, dvoumédiový atomizér) a podmínek okolního prostředí (vlhkost, teplota, rychlost proudění) na kvalitu nanášené vrstvy pro používané chemické roztoky s širokou koncentrací nanočástic. Téma je multidisciplinární. Má plné technicko-materiální zabezpečení, zejména laboratorní vybavení, techniku a materiál pro experimenty. Předpokládá se částečná finanční podpora studenta z projektu. Téma má vazbu na stávající nebo podaný výzkumný projekt. Předpokládá se několikaměsíční stáž na zahraničním pracovišti se záměrem posílení mezinárodní spoluprace, účast na technických seminářích a prezentací na konferencích. Před přijímacím řízením je nutno kontaktovat a školitele a probrat podrobnosti studia.

    Školitel: Jedelský Jan, prof. Ing., Ph.D.

25. Výzkum stability rotorových soustav s nízkoviskózními pracovními médii

    Výzkum se bude zabývat určováním stability rotorových soustav, včetně ucpávek, bandáží a elektromagnetických okruhů, které jsou charakteristické tím, že pracují s nízko viskózními tekutinami a plyny, kterými jsou obklopeny celkově či z části. V analýzách je nutné vzhledem k nízké viskozitě média uvažovat turbulentní režimy proudění.

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