Doktorský studijní program se tematicky zaměřuje na mechaniku těles, biomechaniku a mechatroniku.

prof. Ing. Jiří Burša, Ph.D.

1. Dynamika lineárních hydraulických systémů verifikovaná pomocí experimentálního hydraulického stendu

   Experimentální a teoretický výzkum dynamiky lineárních hydraulických systémů verifikovaný pomocí experimentálního hydraulického stendu vybaveného přímočarým hydromotorem, posuvnými prvky a řídicím zařízením. Stend je určen pro podporu konstruování, pro výzkum řízení, pro matematické modelování a simulační ověřování lineárních hydraulických výzkumných a průmyslových systémů.

   Školitel: Nevrlý Josef, prof. RNDr. Ing., CSc.

2. Analyza napjatosti, deformace a bezpečnosti spojení kompozitní a kovové části smíšené konstrukce s cílem strukturní optimalizace.

   Při návrzích moderních obráběcích strojů vysokých výkonů dochází k náhradám vybraných kovových (ocelových) prků prvky vyrobenými z vláknových kompozitních materiálů. U pohonových komponent (hřídelů) je však nezbytná smíšená kopozitově-kovová struktura s kovovými koncovkami, z důvodů vysokých kontaktních tlaků a tření, které vznikající při silových přenosech např. v ozubených kolech. Cílem práce je provést srovnávací napěťovou, deformační a pevnostní analýzu současné technologie lepeného spoje a jednodušší technologie navinutého přírubového spoje nebo tvarového spoje , vybrat nejvhodnější technologii a následně provést strukturní optimalizaci.

   Školitel: Vrbka Jan, prof. RNDr. Ing., DrSc., dr. h. c.

3. Analýza vlivu struktury vláknového kompozitu na tlumící vlastnosti.

   Významným omezujícím faktorem při návrhu moderních výkonných obráběcích center je tlumení v aktivních prvcích stroje. Z tohoto důvodu se zde začínají používat vláknové kompozitní materiály, které vykazují řádově větší tlumení než klasický kovový materiál. U kompozitů hraje velikou roli vlastní struktura a uspořádání. Cílem práce je prověřit současný stav vývoje v oblasti vláknových kompozitů a výpočtově i experimentálně ověřit charakteristiy tlumení u kompozitových struktur různých tvarů a návinů. K výpočtové analýze bude využita metoda konečných prvků (MKP), jmenovitě programový systém MKP ANSYS, resp. ABAQUS resp. NASTRAN.

   Školitel: Vrbka Jan, prof. RNDr. Ing., DrSc., dr. h. c.

4. Fixace femuru experimentálního prasete s kostním defektem

   Kostní defekty případně ztráta kostní tkáně se vyskytuje v řadě klinických případů. Především se jedná o vysokoenergetické úrazy případně i poruchy růstu kostní tkáně dětí. Nové metody, jako je například aplikace kmenových buněk, je nutné, před zavede-ním do klinické praxe, testovat na laboratorních zvířatech např.: na prasátkách. Po vytvoření umělého defektu a aplikaci kmenových buněk je nutné provést fixaci končetiny. Disertační práce se bude zabývat namáháním prasečího femuru pro možné typy fixace.

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

5. Řízení lineárních hydraulických systémů verifikované pomocí experimentálního stendu

   Cílem je experimentální a teoretický výzkum řízení lineárních hydraulických systémů pomocí experimentálního hydraulického stendu vybaveného přímočarým hydromotorem, posuvnými prvky a řídicím zařízením. Stend je určen pro podporu konstruování, pro výzkum řízení, pro matematické modelování a simulační ověřování lineárních hydraulických výzkumných a průmyslových systémů.

   Školitel: Nevrlý Josef, prof. RNDr. Ing., CSc.

6. Studium vlivu regulárních členů rozvoje napětí na lomové chování obecných singulárních koncentrátorů napětí

   Lomové chování obecných singulárních koncentrátorů napětí se v dnešní době omezuje pouze na studium vlivu singulárních členů napětí. V případě trhliny v homogenním materiálu však byl prokázán významný vliv druhého (nesingulárního) členu rozvoje napětí. V případě obecných singulárních koncentrátorů napětí (ostrý vrub v homogenním materiálu, bi-materiálový vrub, trhlina na rozhraní materiálů) není vliv regulárních členů rozvoje napětí popsán. Studium těchto vlivů však může přispět k objasnění některých otázek týkajících se vzniku trhliny ve vrcholu takovýchto koncentrátorů napětí.

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

7. Teoretické a experimentální studium šíření lomu v mikrovrstevnatých kompozitech s obecně anisotropními vrstvami

   Mikrolaminátové systémy představují velmi atraktivní třídu mikrostruktur konstrukčních materiálů díky přirozené tendenci řady materiálů vytvářet vrstevnaté struktury a díky tomu, že vrstvení materiálů představuje velmi účinný mechanismus pro růst houževnatosti. Mikrolaminátové struktury se využívají v řadě pokročilých aplikací jako např. MEMS. Cílem disertační práce je vytvoření výpočtového modelu šíření trhliny napříč mikrovrstev. Zvláštní pozornost bude věnována analýze přechodu trhliny přes ostré rozhraní při uvážení vlivu residuálních napětí v jednotlivých vrstvách. Pro stanovení lomově mechanických parametrů bude využita koncepce Bettiho recipročního teorému v kombinaci s MKP. V případě gradientních přechodů mezi vrstvami bude předchozí postup dále rozšířen o nové speciální postupy řešení. Teoretické výsledky budou srovnávány s experimentálními daty naměřenými v Ústavu fyziky materiálů AVČR. Předpokládá se rovněž využití výsledků molekulárních simulací rozhraní prováděných na Universitě v Lundu, Švédsko.

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

8. Vliv rychlosti rázového zatěžování na napjatost, tuhost a spolehlivost bezpečnostního automobilového rámu.

   Bezpečnostní rámy závodních automobilů musí splňovat přísné tuhostní a deformační podmínky, ověřované při vysokém statickém zatěžování na základě mezinárodních předpisů. V případě nehody se jedná o rychlé zatěžování, spojené se šířením napěťových vln a s odlišným polem napětí a deformace. Cílem práce je posoudit odolnost a bezpečnost takto staticky ověřeného rámu za podmínek odpovídajících reálným nehodám při vysokých rychlostech. Pro řešení problému bude použito výpočtového modelování pomocí metody konečných prvků (MKP), využitím programu ANSYS (LS DYNA), resp. ABAQUS či NASTRAN s vhodným experimentálním ověřením. Důležitou součástí práce bude také výběr adekvátní podmínky mezního stavu pevnosti při rychlém (rázovém) zatěžování a její případná modifikace.

   Školitel: Vrbka Jan, prof. RNDr. Ing., DrSc., dr. h. c.