ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ Fakulta strojní, Ústav mechaniky, biomechaniky a mechatroniky Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20011/2012

Transkript

1 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ Fakulta strojní, Ústav mechaniky, biomechaniky a mechatroniky Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20011/2012 Téma BAKALÁŘSKÉ PRÁCE MĚŘENÍ DEFORMACÍ A STAVU PORUŠENÍ POMOCÍ OPTICKÝCH VLÁKEN Provést rešerši měření deformací pomocí optických vláken Navrhnout a realizovat experiment pro testování možnosti identifikace porušování konstrukce pomocí optických vláken. Porovnat optická měření s výsledky jiných typů snímačů Ověřit výsledky na prototypu součásti Závěry Vedoucí bakalářské práce: Prof. Ing. Milan Růžička, CSc Milan.Ruzicka@fs.cvut.cz Ing. Milan Dvořák, FS ČVUT v Praze milan.dvorak@fs.cvut.cz

2 ÚNAVOVÉ VLASTNOSTI OPTICKÉHO VLÁKNOVÉHO SNÍMAČE Rešerše problematiky únavových vlastností optických vláknových snímačů integrovaných do kompozitu a instalovaných na povrch dílu Návrh zkušebních těles Účast na výrobě zkušebních těles s optickým vláknem Realizace experimentů, návrh skriptu pro zpracování měřícího signálu z více nesynchronizovaných měřících zařízení Vyhodnocení experimentů, závěry Vedoucí bakalářské práce: Prof. Ing. Milan Růžička, CSc Milan.Ruzicka@fs.cvut.cz Ing. Milan Dvořák., FS ČVUT v Praze Milan.Dvorak@fs.cvut.cz

3 MĚŘENÍ A VÝPOČTOVÝ MODEL SNOWBOARDU Provést rešerši mechaniky snowboardové jízdy a konstrukce prken Navrhnout výpočtový model snowboardu Provést měření statické a dynamické tuhosti dodaných vzorků Navrhnout vylepšenou skladbu kompozitu s tlumící vrstvou pro reálné závodní snowboardové prkno Ověřit výsledky na prototypu prkna Závěry Vedoucí bakalářské práce: Prof. Ing. Milan Růžička, CSc Milan.Ruzicka@fs.cvut.cz Ing. Viktor Kulíšek, FS ČVUT v Praze V.Kulisek@rcmt.cvut.cz Mgr. David Bakeš Baki.info@seznam.cz

4 VYHODNOCENÍ ÚNAVY SVAROVÝCH SPOJŮ Z VYSOKOPEVNOSTNÍCH OCELÍ Provést rešerši metod pro výpočty životnosti svarů tenkostěnných konstrukcí Zpracovat dodané výsledky únavových zkoušek svar. spojů Navrhnout postup kontroly (výpočtu spojů) Verifikovat výpočtové modely s výsledky zkoušek Závěry Vedoucí bakalářské práce: Prof. Ing. Milan Růžička, CSc Milan.Ruzicka@fs.cvut.cz Ing. Maléř, Moravan

5 VÝZKUM VLIVU INTEGROVANÉHO OPTICKÉHO VLÁKNA NA VLASTNOSTI KOMPOZITU Rešerše problematiky integrace optického vlákna do kompozitu Návrh zkušebních těles Účast na výrobě zkušebních těles s optickým vláknem Realizace a vyhodnocení experimentů Modelování vlivu vlákna na napjatost ve struktuře kompozitu pomocí MKP Porovnání experimentu a výpočtů, závěry Vedoucí bakalářské práce: Prof. Ing. Milan Růžička, CSc Milan.Ruzicka@fs.cvut.cz Ing. Milan Dvořák., FS ČVUT v Praze Milan.Dvorak@fs.cvut.cz

6 ŘEŠENÍ ZTRÁTY STABILITY KONSTRUKCÍ MKP Vymezení pojmů stabilita a hroucení rešerše aplikací MKP na stanovení kritických zatížení Aplikace Eulerova přístupu na tyče a skořepiny, porovnání s analytickým řešením Modelování hroucení v elastickém stavu MKP. Vliv imperfekt Vyhodnocení a formulace závěrů Vedoucí bakalářské práce: Doc. Ing. Miroslav Španiel, CSc Miroslav.Spaniel@fs.cvut.cz

7 ŘEŠENÍ KONTAKTNÍCH ÚLOH MKP Klasifikace kontaktních interakcí poddajných těles s ohledem na jejich modelování. Bodový kontakt poddajných těles Hertzova teorie, analytická řešení Modelování bodového kontaktu MKP, studie vlivu typu elementů, hustoty a charakteru MKP sítě Srovnání analytického a MKP řešení Vyhodnocení a formulace závěrů Vedoucí bakalřské práce: Doc. Ing. Miroslav Španiel, CSc Miroslav.Spaniel@fs.cvut.cz

8 MODEL ZÁTĚŽOVACÍ STAVEBNICE Popsat stavebnici pro zkoušky konstrukcí Vytvořit MKP model jednotlivých prvků stavebnice s možností parametrizace Sestavení modelu dle reálné zkoušky a určení tuhostních a modálních parametrů Srovnání s reálným experimentem Závěr Vedoucí bakalřské práce: Ing. Karel Doubrava, Ph.D. karel.doubrava@fs.cvut.cz

9 SIMULACE SVALOVÉ ČINNOSTI ŽVÝKACÍCH SVALŮ Bakalářská práce je výpočetního charakteru. Student se seznámí s možnostmi modelování činnosti kosterního svalu a výpočtem produkce svalové síly. Studentovým úkolem bude vytvořit model skloubení lebky s dolní čelistí, tak aby vyhovoval změřeným kinematickým parametrům, a byl následně využeit k výpočtu svalových sil a reakčních sil v temporo mandibulárním kloubu v průběhu žvýkání. Student bude moci využívat simulační software pro modelování simulace svalově kosterního systému SIMM a OpenSim. Vedoucí bakalřské práce: Ing. Miloslav Vilímek, Ph.D. miloslav.vilimek@fs.cvut.cz

10 SIMULACE ČINNOSTI SVALŮ CHODIDLA Bakalářská práce má výpočetně experimentální charakter. Student se seznámí s možnostmi modelování činnosti kosterního svalu a výpočtem produkce svalové síly. Studentovým úkolem bude vytvořit model nožní klenby za účelem modelování změny jejího tvaru v průběhu postupného kontaktu s podložkou, a najít možnosti ovlivnění tohoto tvaru. Student bude moci využívat simulační software pro modelování simulace svalově kosterního systému SIMM a OpenSim a veškerá zařízení a software pracoviště. Vedoucí bakalřské práce: Ing. Miloslav Vilímek, Ph.D. miloslav.vilimek@fs.cvut.cz

11 VÝVOJ A TESTOVÁNÍ LOKOMOČNÍCH POMŮCEK Zadavatelem této bakalářské práce je firma ERILENS s.r.o., jejímž cílem je vývoj, inovace a provedení experimentálního testování různých lokomočních pomůcek (berle, vycházkové hole atd.). Po úspěšném dokončení práce bude studentu vyplacena zadavatelem práce odměna 5 000,-. Vedoucí bakalřské práce: Ing. Zdeněk Horák, Ph.D. zdenek.horak@fs.cvut.cz

12 STANOVENÍ EFEKTIVNÍHO SOUČINITELE TŘENÍ U KOLENNÍ KLOUBNÍ NÁHRADY Vedoucí bakalřské práce: Ing. Bc. Lukáš Franta lukas.franta@fs.cvut.cz

13 HODNOCENÍ ŽIVOTNOSTI CYKLICKY NAMÁHANÝCH SOUČÁSTÍ S VYUŽITÍM MKP VÝSLEDKŮ Provést rešerši výpočetních postupů v dané oblasti. Vybraný postup aplikovat při hodnocení únavových vlastností jednoduché konstrukce na základě MKP výpočtů. Provést citlivostní analýzu vybraných vstupních parametrů majících vliv na únavovou životnost (hustota MKP sítě, způsob zpracování MKP výsledků atd.). Poznatky a závěry. Vedoucí bakalřské práce: Ing. Josef Jurenka Ing. Josef Jurenka josef.jurenka@fs.cvut.cz Ing. Zbyněk Hrubý, FS ČVUT v Praze zbynek.hruby@fs.cvut.cz

14 METODIKA DIMENZOVÁNÍ CYKLICKY NAMÁHANÝCH SOUČÁSTÍ NA NEKONEČNOU ŽIVOTNOST Provést rešerši výpočetních postupů. Vybraný postup aplikovat při optimalizaci únavových vlastností jednoduché konstrukce. Optimalizační smyčku vyřešit pomocí programu MatLab. Poznatky a závěry Vedoucí bakalřské práce: Ing. Zbyněk Hrubý, FS ČVUT v Praze zbynek.hruby@fs.cvut.cz Ing. Josef Jurenka, FS ČVUT v Praze josef.jurenka@fs.cvut.cz

15 Téma bakalářské DP obor: Aplikovaná mechanika Rozbor nádoby krystalizátoru z hlediska tvaru a zatížení Nádoba je složena z rotačně symetrických částí různé geometrie. Naznačit řešení napjatosti jednotlivých částí. Uvažování optimálního uložení Vedoucí bakalářské práce: Konzultant specialista: Prof. Ing. Stanislav Holý, CSc. Stanislav.Holy@fs.cvut.cz Ing. Vladimír Hrabánek, CSc., IHS Praha vhrabanek@iol.cz

16 MECHANICKÉ VLASTNOSTI BIOLOGICKÉ CHLOPENNÍ NÁHRADY Cílem práce je porovnat mechanické vlastnosti osrdečníku a z osrdečníku, metodami tkáňového inženýrství, připravené chlopenní náhrady. Práce bude zahrnovat provedení mechanických zkoušek a jejich vyhodnocení. Vedoucí bakalářské práce: Ing. Lukáš Horný lukas.horny@fs.cvut.cz Ing. Hynek Chlup hynek.chlup@fs.cvut.cz

17 MECHANICKÉ VLASTNOSTI TRUBICE Z NITINOL-SILIKONOVÉHO KOMPOZITU Cílem práce je vyhodnotit vliv vyztužení elastomerní matrice NiTinolovým drátem zejména s ohledem na uplatnění pseudoelasticity materiálu s tvarovou pamětí. Práce bude zahrnovat provedení mechanických zkoušek a jejich vyhodnocení. Vedoucí bakalářské práce: Ing. Lukáš Horný lukas.horny@fs.cvut.cz Ing. Hynek Chlup hynek.chlup@fs.cvut.cz

18 Isogeometrická analýza křivých prutů a rámů Moderní přístup ve výpočtové mechanice je isogeometrická analýza, kde tvarové funkce v MKP diskretizaci jsou založeny na různých typech splinů, např. B-splinů, NURBS, T-splinů a mnoho dalších. Tento přístup zaručuje přesný popis geometrie sledované oblasti a dále pole neznámých veličin (např. pole posuvů) je vyjádřeno stejný způsobem jako geometrie tělesa. Přínosem této prostorové aproximace je spojité pole řešení. Cílem diplomové práce je použití isogeometrické analýzy pro elastostatické výpočty křivých prutů a rámů. Dále bude sledována přesnost a rychlost konvergence výpočtu deformace a vnitřních silových účinků. Velká pozornost bude věnována aproximaci okrajových podmínek a to hlavně aproximaci spojitého silového zatížení prutů a rámů. Další možností využití isogeometrické analýzy je analýza mezních stavů a to pro detekci poloh plastických kloubů. Vedoucí bakalářské práce: Konzultant: Ing. Jiří Plešek, Ph.D. plesek@it.cas.cz Ing. Radek Kolman, Ph.D. kolman@it.cas.cz

19 Pre/post processing isogeometrické analýzy Moderní přístup ve výpočtové mechanice je isogeometrická analýza, kde tvarové funkce v MKP diskretizaci jsou založeny na různých typech splinů, např. B-splinů, NURBS, T-splinů a mnoho dalších. Tento přístup zaručuje přesný popis geometrie sledované oblasti a dále pole neznámých veličin (např. pole posuvů) je vyjádřeno stejný způsobem jako geometrie tělesa. Přínosem této prostorové aproximace je spojité pole řešení. Velkou problematikou této numerické strategie je neexistence komerčního grafického prostředí pro pre/post processing. Cílem bakalářské práce bude vytvoření grafického prostředí pro pre/post processing isogeometrické analýzy pro úlohy elastostatiky a elastodynamiky. Vedoucí bakalářské práce: Konzultant: Ing. Jiří Plešek, Ph.D. plesek@it.cas.cz Ing. Radek Kolman, Ph.D. kolman@it.cas.cz

20 GIRKMANNŮV PROBLÉM VERIFIKACE METODY KONEČNÝCH PRVKŮ V ELASTICITĚ Girkmannův problém je v součastné době jedním z mnoha často používaných testů pro verifikaci numerických metod pro úlohy elasticity. Jeho propagátorem jsou Prof. Szabó a Prof. Babuška. Jedná se o rotačně symetrickou úlohu betonové tenkostěnné skořepiny vyztužené robustním prstencem a zatížené vlastní tíhou. Úkolem testu je stanovit vnitřní silové účinky v místě napojení skořepinové části do prstence, polohu a velikost maximálního ohybového momentu ve skořepinové části. Cílem bakalářské práce je provést numerické výpočty metodou konečných prvků systémem PMD. Úloha bude modelovaná jak rotačně symetrická tak i plně prostorová. Dále budou porovnány výsledky pro skořepinové konečné prvky typu semi-loof a pro isoparametrické konečné prvky. Přesnost a rychlost konvergence MKP výpočtu bude studována pro různé hustoty konečně prvkové sítě. Vedoucí bakalářské práce: Konzultant: Ing. Jiří Plešek, Ph.D. plesek@it.cas.cz Ing. Radek Kolman, Ph.D. kolman@it.cas.cz

21 ZTRÁTA STABILITY PRUTŮ PROMĚNNÉHO PRŮŘEZU Provést rešerši problemataky Analyzovat několik typů prutů Závěry Vedoucí bakalřské práce: Doc. Ing. Tomáš Mareš,Ph.D. Ing. Lukáš Jiran

22 EXPERIMENTÁLNÍ MĚŘENÍ VISKO-PLASTICKÉHO TOKU VYSOKOMOLEKULÁRNÍHO POLYETYLENEU PRO ORTOPEDICKÉ ÚČELY - zpracování rešerše visko-plastického toku semi-krystalických polymerů s důrazem na UHMWPE - realizace experimentálního měření visko-plastický tok uhmwpe při kompresi za zvýšené teploty okolí (cca 40 C) pro různé hladiny nominálního napětí - vyhodnocení experimentálních dat matlab Vedoucí bakalářské práce: Ing. Tomáš Bouda tomas.bouda@fs.cvut.cz

23 ŘEŠENÍ A OPTIMALIZACE TVARU FIXAČNÍ ČÁSTI KLOUBNÍ NÁHRADY METODOU KONEČNÝCH PRVKŮ Cílem bakalářské práce je: Provést rešerši výpočetních metod řešení spojení mezi jednotlivými vrstvami na fixační ploše implantátů (titanová vrstva-hydroxiapatitová vrstva), popř. spojení implantát kost Navrhnout MKP model simulující vazbu mezi jednotlivými vrstvami na fixační ploše implantátů (titanová vrstva-hydroxiapatitová vrstva), popř. spojení implantát kost Verifikovat navržený MKP model porovnáním s výsledky experimentálních zkoušek Závěry Vedoucí bakalřské práce: Ing. Lukáš Zach, PhD. Lukáš.Zach@fs.cvut.cz

24 QUASISTATICKÁ NANOINDENTACE Seznámení se s principy vyšetřování elastických materiálových vlastností pomocí nanoindentace a jejich aplikace na biologické tkáně jako je kost a chrupavka. Vedoucí diplomové práce: Ing. Jaroslav Lukeš, Ph.D jaroslav.lukes@fs.cvut.cz Ing. Josef Šepitka, FS ČVUT v Praze josef.sepitka@fs.cvut.cz

25 NANOINDENTACE VISKOELASTICKÝCH MATERIÁLŮ Získání creepových a relaxačních nanoindentačních dat a jejich analýza dle dostupných metod z literatury. Většinou se jedná o měkké tkáně jako je meziobratlová ploténka a chrupavka. Vedoucí diplomové práce: Ing. Jaroslav Lukeš, Ph.D jaroslav.lukes@fs.cvut.cz Ing. Josef Šepitka, FS ČVUT v Praze josef.sepitka@fs.cvut.cz

26 DYNAMICKÁ MECHANICKÁ ANALÝZA Vyžití takzvané nanodma metody pro získání viskoelastických charakteristik biologické tkáně. Vedoucí diplomové práce: Ing. Jaroslav Lukeš, Ph.D Ing. Josef Šepitka, FS ČVUT v Praze josef.sepitka@fs.cvut.cz

27 SCRATCH TESTY A OPOTŘEBENÍ NANOSCRATCH, NANOWEAR Vyhodnocování třecích sil pomocí nanoscratch a opotřebení dle nanowear testů aplikovaných na biologické tkáně a biomateriály. Seznámení se s principy scanning probe microscopy (SPM) užívané ke zobrazení topografie povrchu a analýze drsnosti. Vedoucí diplomové práce: Ing. Jaroslav Lukeš, Ph.D jaroslav.lukes@fs.cvut.cz Ing. Josef Šepitka, FS ČVUT v Praze josef.sepitka@fs.cvut.cz

28 MODULUS MAPPING - MODELOVÁNÍ ELASTICKÉHO KONTAKTU Modelování elastického kontaktu v průběhu dynamické mechanické analýzy metodou Modulus Mapping. Tvorba MKP modelu nanoindentace a aplikace naměřených dat. Vedoucí diplomové práce: Ing. Jaroslav Lukeš, Ph.D jaroslav.lukes@fs.cvut.cz Ing. Josef Šepitka, FS ČVUT v Praze josef.sepitka@fs.cvut.cz

29 ZKOUMÁNÍ ANIZOTROPNÍCH VLASTNOSTÍ MATERIÁLŮ POMOCÍ NANOINDENTACE Vliv tvaru hrot na anizotropní chování. Měření anizotropie v různých směrech pomocí nanoindentace Vedoucí diplomové práce: Ing. Jaroslav Lukeš, Ph.D jaroslav.lukes@fs.cvut.cz Ing. Josef Šepitka, FS ČVUT v Praze josef.sepitka@fs.cvut.cz

30 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ Fakulta strojní, Ústav mechaniky, biomechaniky a mechatroniky Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20011/2012 Téma BAKALÁŘSKÉ PRÁCE ANALÝZA MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ NALISOVANÉHO SPOJE Rešerše teorie Návrh analytických experimentů Matlab Návrh numerických experimentů simulace v MKP Závěry Vedoucí bakalářské práce: Ing. Karel Vítek, CSc. karel.vitek@fs.cvut.cz

31 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ Fakulta strojní, Ústav mechaniky, biomechaniky a mechatroniky Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20011/2012 Téma BAKALÁŘSKÉ PRÁCE TÉMA NA NÁMĚT STUDENTA (BUĎ VLASTNÍ NÁMĚT, NEBO PROBLEMATIKU, KTERÁ VYCHÁZÍ Z POTŘEB PODNIKU) Téma, které Vy přinesete před zahájením spolu prokonzultujeme Téma mohu zprostředkovat s některou firmou, náměty mám. Vedoucí bakalářské práce: Ing. Karel Vítek, CSc. karel.vitek@fs.cvut.cz