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.
doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D.
prof. Ing. Jindřich Petruška, CSc.
prof. Ing. Miroslav Raudenský, CSc.
prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc.
doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.
prof. RNDr. Michal Kotoul, DrSc.

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. Aplikace TPMS struktur pro nové typy tepelných výměníků

   Triply Periodic Minimal Surface (TPMS) jsou porézní struktury podobné buňkám, které lze jednoznačně definovat souborem trigonometrických funkcí, jež mají z definice společné vlastnosti nulové střední křivosti s výrazně zvýšeným poměrem plochy k objemu ve srovnání s běžným pěnovým materiálem. Tyto jedinečné vlastnosti vedou k slibným výsledkům v mnoha oblastech a jednou z těchto oblastí je zlepšení přenosu tepla ve výměnících. To vytvořilo mnoho příležitostí pro výzkum a následné uplatnění struktur s velmi složitou geometrií, které dříve nebylo možné vytvořit pomocí konvenčních výrobních technik, ale které jsou vhodné pro výrobu aditivní technologii (3D tiskem). Student/ka se bude podílet na využití a úpravě matematických popisů pro tvorbu komplexních tvarů využitelných pro konstrukci tepelných výměníků. Kombinace moderních způsobů návrhů, nekonvenční výroby (3D tisku) a také nových progresivních materiálů (jako jsou plasty se zvýšenou odolností a vodivostí) posouvá nové typy výměníků do současné doby a otevírá další možnosti optimalizace a úspor. Zájem o moderní typy výměníků projevila např. firma Innomotics, s.r.o., dříve Siemens Large Drives s. r. o. Tato firma plánuje využití moderních typů výměníků pro náročné aplikace jako je odvod tepla z elektromotorů a dalších produktů.

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

2. 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.

3. 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.

4. 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. 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). Uvedené téma je řešeno v rámci spolupráce organizací a firem jako ESA, Thales, AVIO a je aktuálně řešeno v rámci probíhajícího projektu NCK2.

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

5. Vývoj nových ostřikových sekcí

   Ostřik horkého povrchu vodním paprskem je hlavně v ocelárnách velmi často využívaný technologický proces, jehož cílem může být buďto odstranění nežádoucích vrstev okují na povrchu ocelí, nebo zchlazení povrchu. Tento proces je energeticky velmi náročný a optimalizací lze dosáhnout maximálního účinku při minimální možné spotřebě energie. Vlastnosti hydraulických ostřiků jsou ovlivněny celou řadou parametrů. Úkolem doktoranda bude na základě numerického modelu a experimentálního výzkumu objasnit a detailně popsat mechanismy popisující působení vodního paprsku. Poté lze optimalizovat parametry ostřiku s ohledem na jeho účinnost a energetickou náročnost.

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

6. Vývoj sprejových systémů pro cílové aplikace s využitím strojového učení na databázi interních dat

   Laboratoř vícefázové mechaniky tekutin na FSI vyprodukovala v posledních deseti letech značné množství kvalitních obrazových i číselných výsledků o chování různých sprejových systémů. V současnosti se pracoviště zabývá několika tématy, mezi nimi především vývojem sprejových systémů pro 1) aplikaci nanočásticových povrchů a 2) pro zachycování CO2. Cílem práce je využít tato data, utřídit a zpracovat je tak, aby byla využitelná pro aplikaci metod strojového učení. Budou využity stávající a vyvinuty nové modely strojového učení, které následně umožní extrahovat ze stávajících i nově získaných dat nové poznatky z oblasti vícefázových disperzních soustav. Ty umožní vývoj a optimalizaci sprejových systémů pro obě zmiňované témata.

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

7. Základní výzkum vícefázového přenosu tepla v porézních strukturách

   Při tepelném zpracování kovů dochází k tvorbě povrchových porézních oxidových struktur. Ukazuje se, že pochopení mechanismu přenosu tepla napříč těmito ostrukturami je nutný aspekt k zabezpečení kvalitní výroby kovových výrobků. Student vyvine metodu pro zpracování obrazu struktur z tomografu a elektronového mikroskopu. Provede 3D charakterizaci struktury a prozkoumá její vliv na přenos tepla.

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