ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ Fakulta strojní, Ústav mechaniky, biomechaniky a mechatroniky Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 2013/2014

Transkript

1 METODY TEORIE KRITICKÉ VZDÁLENOSTI PRO STANOVENÍ ŽIVOTNOSTI VRUBOVANÝCH TĚLES Rešerše týkající se použití metod kritické vzdálenosti (bodová, liniová, plošná, objemová). Analýza dostupných experimentálních dat vhodných pro testování Příprava elastických MKP modelů. Sestavení výpočetních úloh pro únavový řešič PragTic. Tvorba skriptů v Matlabu umožňujících automatizované zpracování MKP výsledků a topologie pro vyhodnocení danými metodami. Vyhodnocení úspěšnosti jednotlivých metod, srovnání rozdílu mezi nimi. Analýza citlivosti metod na kvalitu MKP sítě. Závěry Ing. Jan Papuga, Ph.D. papuga@pragtic.com

2 VLIV STŘEDNÍHO NAPĚTÍ NA WÖHLEROVU KŘIVKU Provedení rešerše matematických modelů popisujících Wöhlerovu křivku materiálu se zohledněním střední hodnoty napětí cyklu. Popis jak celé křivky, tak změny polohy meze únavy. Vliv střední hodnoty napětí cyklu na počet kmitů na mezi únavy. Sběr experimentálních dat pro validaci jak z tak odjinud a jejich umístění do této databáze. Redukce multiaxiálních metod odhadu meze únavy při víceosém zatěžování na uniaxiální zátěžné podmínky a jejich srovnání s běžnými modely Haighova diagramu. Analýza vhodnosti jednotlivých metod se zohledněním kategorizace materiálů. Závěry Ing. Jan Papuga, Ph.D. papuga@pragtic.com

3 ZOHLEDNĚNÍ GRADIENTU NAPĚTÍ PŘI STANOVENÍ ŽIVOTNOSTI VRUBOVANÝCH TĚLES Rešerše týkající se použití gradientu napětí jako určujícího parametru při posuzování vrubovitosti konstrukce a jejího dopadu na životnost součásti. Analýza dostupných experimentálních dat vhodných pro testování Příprava elastických MKP modelů. Sestavení výpočetních úloh pro únavový řešič PragTic. Tvorba skriptů v Matlabu umožňujících automatizované zpracování MKP výsledků a topologie pro vyhodnocení danými metodami. Vyhodnocení úspěšnosti jednotlivých metod, srovnání rozdílu mezi nimi. Analýza citlivosti metod na kvalitu MKP sítě. Závěry Ing. Jan Papuga, Ph.D. papuga@pragtic.com

4 ODHAD ELASTO-PLASTICKÉ ODEZVY KONSTRUKCE Z ELASTICKÉHO MKP ŘEŠENÍ Analýza existující rešerše možných řešení. Analýza dostupných experimentálních dat vhodných pro testování Příprava elastických MKP modelů. Tvorba skriptů v Matlabu umožňujících automatizované zpracování MKP výsledků danými metodami. Vyhodnocení úspěšnosti jednotlivých metod vůči experimentálním datům, srovnání rozdílu mezi nimi. Závěry Ing. Jan Papuga, Ph.D. papuga@pragtic.com Ing. Slavomír Parma origon@seznam.cz

5 ZPRACOVÁNÍ ZÁTĚŽNÉ CESTY PŘI MULTIAXIÁLNÍM ZATĚŽOVÁNÍ Analýza existujících metod zpracování zátěžné cesty se zaměřením na vyhodnocení v Iljušinově deviatorickém prostoru Algoritmizace jednotlivých metod (např. Matlab, C/C++, ) Sběr vhodných experimentálních dat Vyhodnocení rozdílu metod při analytickém řešení na základě výsledků metod při použití experimentálně zjištěných výsledků Závěry Ing. Jan Papuga, Ph.D. papuga@pragtic.com Ing. Martin Nesládek martin.nesladek@fs.cvut.cz

6 ANALYTICKÝ ROZBOR NAPĚŤOVÉHO STAVU NA ROVINĚ PŘI VNĚJŠÍM VÍCEOSÉM HARMONICKÉM A STATICKÉM ZATÍŽENÍ Matematická formulace vývoje normálového a smykového napětí na zvolené rovině daného bodu při harmonickém či statickém vnějším zatížení Redukce vztahů při jednodušších zátěžných podmínkách (čistý tah, čistá torze, dvouosé tahové zatěžování) Analytický popis vývoje parametrů střední hodnota, amplituda, nejmenší kružnice opsaná smykovému napětí na rovině Aplikace ve třech zvolených multiaxiálních kritériích, které tyto parametry používají Závěry z použití na zvolených experimentálních datech Ing. Jan Papuga, Ph.D. papuga@pragtic.com Ing. Martin Nesládek martin.nesladek@fs.cvut.cz

7 KUMULACE ÚNAVOVÉHO POŠKOZENÍ Provést rešerši navržených matematických modelů popisujících zákonitosti kumulace poškození při únavovém namáhání s dvou- a vícestupňovými zkouškami. Analýza podmínek odvození dodatečných parametrů těchto modelů. Zvážení, naplánování a implementace vícestupňových zkoušek do databáze FinLiv (připravena v programovacím jazyku Visual Basic for Applications pro MS Excel). Sběr dat jak z tak odjinud a jejich umístění do této databáze. Příprava a realizace zpracování získaných dat při vyhodnocení zvolených (min. 5) modelů kumulace únavového poškození. Analýza vhodnosti jednotlivých metod se zohledněním kategorizace materiálů. Závěry Ing. Jan Papuga, Ph.D. papuga@pragtic.com

8 KRITICKÁ ROVINA PŘI ÚNAVOVÉM POŠKOZOVÁNÍ Seznámení se s konceptem kritické roviny při únavovém poškozování. Analýza základních existujících modelů Findley, Dang Van, Robert, Papadopoulos, Papuga PCr, QPC z hlediska polohy kritické roviny pro různé materiály a módy zatížení. Sběr existujících dat týkajících se orientace počáteční trhliny při víceosém zatěžování. Zavedení tohoto parametru do databáze FinLiv. Analýza shody predikce výše zmíněnými metodami a reálné orientace trhliny. Zhodnocení pro různé typy materiálů. Návrh kritických podmínek pro rozlišení kvality predikce různými modely. Závěry Ing. Jan Papuga, Ph.D. papuga@pragtic.com

9 ZTRÁTA STABILITY PRUTŮ NA PRUŽNÉM ZÁKLADĚ Rešerše a popis dané problematiky Návrh analytického postupu analýzy ztráty stability Analýza ztráty stability prutu na pružném základě Návrh numerického postupu analýzy ztráty stability Numerická analýza Závěry Doc. Ing. Tomáš Mareš, PhD. tomas.mares@fs.cvut.cz Seznam doporučené literatury: 1. Skripta PPI a PPII 2. C.M.Wang, G.Y.Wang, J.N.Reddy: Exact solutions for buckling of structural members, CRC Press 2005

10 Posouzení výpočtových metod pro návrh kompozitních elementů výrobních strojů Rešerše přístupů pro modelování kompozitních prvků Na vybraných profilech provést výpočet tuhostních charakteristik analyticky a metodou konečných prvků Provést porovnání s dostupnými experimentálními daty Posoudit vhodnost použitých metod vzhledem k analyzovaným tuhostním charakteristikám Navrhnout vhodnou analytickou metodu Ověřit na dalších typech profilů Závěry Doc. Ing. Tomáš Mareš, PhD. tomas.mares@fs.cvut.cz Ing. Viktor Kulíšek V.Kulisek@rcmt.cvut.cz

11 ANALÝZA SILNOSTĚNNÝCH VLÁKNOVÝCH KOMPOZITŮ ANALYSIS OF THICKWALLED FIBRE COMPOSITES Rešerše a popis dané problematiky Návrh analytického postupu analýzy silnostěnných vláknových kompositů Návrh numerického postupu analýzy silnostěnných vláknových kompozitů Numerická analýza Závěry Doc. Ing. Tomáš Mareš, PhD. tomas.mares@fs.cvut.cz

12 OPTIMALIZACE VLÁKNOVÝCH KOMPOZITŮ OPTIMIZATION OF FIBRE COMPOSITES Rešerše a popis dané problematiky Stanovení cílů optimalizace Návrh optimalizačního postupu Optimalizace Závěry Doc. Ing. Tomáš Mareš, PhD. tomas.mares@fs.cvut.cz

13 VÝVOJ PROGRAMOVÉHO VYBAVENÍ PRO HODNOCENÍ STATICKÉ NAPJATOSTI TLAKOVÝCH NÁDOB Rešerše týkající se metod hodnocení statické napjatosti dle používaných norem pro tlakové nádoby. Vzájemné porovnání vybraných norem Sestavení standardních testovacích úloh. Analytické hodnocení napjatosti podle vybraných norem. Vytvoření rozhraní mezi hodnotícím modulem a konečnoprvkovým systém PMD Porovnání s komerčními hodnotícími programy. Prof. M. Růžička, CSc. Milan.ruzicka@fs.cvut.cz Ing. M. Smejkal Vamet. s. r. o.

14 VÝVOJ PROGRAMOVÉHO VYBAVENÍ PRO HODNOCENÍ CYKLICKÉ ŽIVOTNOSTI TLAKOVÝCH NÁDOB Rešerše týkající se metod hodnocení únavového poškození dle používaných norem pro tlakové nádoby. Vzájemné porovnání vybraných norem. Sestavení standardních testovacích úloh. Analytické hodnocení napjatosti podle vybraných norem. Vytvoření rozhraní mezi hodnotícím modulem a konečnoprvkovým systém PMD Porovnání s komerčními hodnotícími programy. Prof. M. Růžička, CSc. Milan.ruzicka@fs.cvut.cz Ing. M. Smejkal Vamet. s. r. o.

15 KORELACE MEZI VÝSLEDKY DLOUHODOBÝCH (CREEP) A KRÁTKODOBÝCH ZKOUŠEK PLASTOVÝCH DÍLU + TEORETICKÉ ZDŮVODNĚNÍ (FOKUS NA VLASTNOSTI MATERIÁLU A SVARU) Řešení ve spolupráci s firmou Robert Bosch spol. s r. o., České Budějovice. Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 Plasty jako konstrukční materiál mají podstatně nižší dlouhodobé mechanické vlastnosti než hodnoty zjištěné z krátkodobých zkoušek. Pro bezpečné navrhování a dimenzování součástí z plastů a jejich svarů je nezbytné znát tyto charakteristiky. Komponenty palivového systému automobilu jsou namáhány především dlouhodobým přetlakem, kdy se projevuje creep a dále únavovým namáháním od pulsací tlaku v systému. K dispozici bude diplomantovi moderní vybavení laboratoře vývoje procesů, prostředky pro materiálové zkoušky, přístup k praktickým zkušenostem a know-how oddělení vývoje procesů. o Nalezení korelace mezi hodnotami z krátkodobých zkoušek (tahová, destrukce vnitřním přetlakem) a hodnotami z dlouhodobých zkoušek (creep, pulsace vnitřního tlaku). o Nalézt dlouhodobý svařovací faktor poměr dlouhodobých mechanických vlastností základního materiálu a svaru. Tyto výsledky teoreticky zdůvodnit. Doc. Ing. M. Španiel, CSc. Miroslav.spaniel@fs.cvut.cz Ing. Tereza Černohorská (RBCB/TEF3) BOSCH Gasoline Systems, RBCB/HRL1 Roberta Bosche České Budějovice

16 SIMULACE ŠROUBOVÁNÍ ZÁVITO-TVÁŘECÍM ŠROUBEM DO TERMOPLASTU Řešení ve spolupráci s firmou Robert Bosch spol. s r. o., České Budějovice. Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 Šroubová spojení plastů pomocí závito-tvářecích či závito-řezných šroubů jsou často používaná jak v automobilovém průmyslu, elektrotechnice i stavebnictví, ovšem pro predikci utahovacích momentů a pevnosti spoje se často spoléhá na vlastní zkušenosti a doporučení dodavatelů. V současné době se neustále zkracují vývojové i produkční cykly a tlak na cenu vede k používání nových materiálů. Pro tyto často nejsou ani zkušenosti ani doporučení a vyvstává potřeba simulace procesu. Pro optimální návrh šroubového spoje je potřeba rozumět vlivu procesních parametrů, designu spoje v kombinaci se spojovanými materiály na výslednou pevnost a spolehlivost spoje. Předmětem zadané práce je odezva pevnosti spoje na toleranci díry a hloubku zašroubování, stanovení ovlivněné oblasti materiálu, navrhnout optimální geometrii zahloubení pro navedení šroubu při daném tvaru šroubu. K dispozici bude diplomantovi moderní vybavení zkušebního pracoviště šroubování, SW pro simulace a výpočty (ANSYS, Matlab), prostředky pro materiálové zkoušky, přístup k praktickým zkušenostem a know-how oddělení vývoje procesů. Doc. Ing. M. Španiel, CSc. Miroslav.spaniel@fs.cvut.cz Ing. Karel Muk (RBCB/TEF33) Robert Bosch, spol. sr.o. Gasoline Systems, RBCB/HRL1 Roberta Bosche České Budějovice

17 POSOUZENÍ NÍZKOCYKLOVÉ ÚNAVY U SBĚRNÉHO VÝFUKOVÉHO POTRUBÍ S OHLEDEM NA RŮZNÉ MODELY MATERIÁLOVÉHO ZPEVNĚNÍ Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 Sběrné výfukové potrubí se řadí mezi vysoce tepelně namáhané části automobilu. Požadavek na redukci hmoty při zachování funkčnosti po daný počet zátěžných cyklů si proto vyžaduje modernější přístupy k vyhodnocení nízkocyklové únavy. Posouzení různých modelů materiálového zpevnění a jejich použitelnost s ohledem na dostupnost materiálových dat je proto klíčové pro zlepšení návrhů nízkocyklově namáhaných částí. Rešerše literatury ohledně materiálových modelů s ohledem na nízkocyklovou únavu Příprava FE modelu sběrného výfukového potrubí a částí nutných ke správnému nastavení okrajových podmínek Aplikace zátěžných stavů a provedení termomechanické analýzy Vyhodnocení nízkocyklové únavy pro různé modely materiálového zpevnění Diskuze výsledků Závěry Ing. Z. Hrubý zbynek.hrubý@fs.cvut.cz Pavel Krampera CAE/SA pavel.krampera@ricardo.com Ricardo Prague s.r.o. Prague Technical Centre, Palác Karlín, Thámova 11-13, Praha 8,

18 PEVNOSTNÍ NÁVRH PLASTOVÉHO KRYTU PRO MEDICINÁLNÍ KOMBINOVANÝ VENTIL Rešerše týkající se pracovních podmínek a zatížení dílu. Tvorba 3D modelu výpočtové oblasti (s využitím stávajícího krytu) Simulace průběhů napětí a deformací v závislosti na definovaných zatíženích Zpracování výsledků výpočtů, návrh řešení na úpravu krytu Zpracování technické zprávy, závěry Doc. Ing. Miroslav Španiel CSc. miroslv.spaniel@fs.cvut.cz Karel Zmek GCE s.r.o. Žižkova 381, Chotěboř karel.zmek@gcegroup.com

19 NÁVRH MATERIÁLU A KONSTRUKCE DOLNÍHO VŘETENA UZAVÍRACÍHO VENTILU PRO POUŽITÍ V ATMOSFÉŘE CO2 (ZVÝŠENÉ NEBEZPEČÍ KOROZE POD NAPĚTÍM) Provedení rešerše a analýzy současného stavu, rozbor prasklých vzorků Mechanické a pevnostní rozbory, stanovení příčin praskání, návrhy řešení (změna materiálu, konstrukce, ) analýzy MKP a příprava výrobní dokumentace zkušebních vzorků Výroba vzorků (s podporou GCE) Ověření účinnosti navrženého řešení na vzorcích, závěry Prof. Ing. Milan Růžička, CSc. milan.ruzicka@fs.cvut.cz Karel Zmek GCE s.r.o., Žižkova 381, Chotěboř karel.zmek@gcegroup.com

20 PREDIKCE PEVNOSTI NÝTOVANÝCH SPOJŮ LAMINÁTOVÝCH DÍLCŮ Rešerše pevnostních kritérií laminátových komponent s vrubem a spojovacím členem. Pro vybraný typ vzorku laminát-nýt-laminát provést posouzení výpočetních modelů využívajících metodu konečných prvků s cílem porovnat tuhostní odezvu a diskutovat vliv zjednodušení modelu na napjatost ve vzorku. Pro vybraný vzorek s dostupnými experimentálními daty síla-posuv v oblasti porušení sestavit výpočetní model a provést predikci pevnosti vzorku. Diskuze dosažení shody mezi predikcí a experimentem, posouzení jednotlivých pevnostních kritérií. Prof. Ing. Milan Růžička, CSc. Milan.Ruzicka@fs.cvut.cz Ing. Viktor Kulíšek V.Kulisek@rcmt.cvut.cz

21 NUMERICKÁ A EXPERIMENTÁLNÍ ANALÝZA NAMÁHÁNÍ A PEVNOSTI SPOJE SENDVIČOVÉ DESKY S KOVOVOU KONSTRUKCÍ Rešerše a popis způsobů spojování kompozitních dílů s kovovou konstrukcí Návrh vybraných typů spojů pro experimentální a numerickou analýzu Zajištění výroby vzorků a zatěžovacích přípravků MKP modely vybraných typů spojů a analýza napětí pro dané zatěžování Realizace zkoušek pevnosti spojů, měření elastických deformací Porovnání měřených a vypočtených deformací, analýza pevnosti spoje Závěry Prof. Ing. Milan Růžička, CSc. Milan.Ruzicka@fs.cvut.cz Ing. Karel Doubrava, Ph.D. karel.doubrava@fs.cvut.cz

22 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE NUMERICKÉ A EXPERIMENTÁLNÍ URČENÍ ZMĚNY TVARU KOMPOZITOVÉHO VÝLISKU Vysvětlit efekt dotvarování termoplastových výlisků po výrobě a vytvrzení Analytické metody řešení efektu dotvarování, návrh korekce lisovacích forem Tvorba programu pro teoretickou analýzu a jeho testování na experimentálních datech z výroby Experimentální měření změny tvaru pravého úhlu u výlisku při jeho ohřátí a ochlazení MKP modelování efektu dotvarování Porovnání měřených a vypočtených deformací Závěry Prof. Ing. Milan Růžička, CSc. Milan.Ruzicka@fs.cvut.cz Ing. Zdeněk Padovec zdenekpadovec@seznam.cz

23 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 ZVÝŠENÍ TUHOSTI DESKY MOUNTAINBOARDU Provést měření a verifikační výpočty vlastností současných desek zadavatele Výpočtově optimalizovat poměr tuhosti k hmotnosti desky Pro optimalizaci využít data z provedených experimentálních měření Provést analýzu náhrady současně používaných skelných vláken za vlákna s vyšší tuhostí V případě potřeby optimalizovat i geometrický profil prkna vyztužovací prolisy Vyhovující varianta bude realizována s pomocí zadavatele do podoby prototypu Bude provedeno srovnávací měření na prototypu s výpočtovým modelem Závěry Prof. Ing. Milan Růžička, CSc. Milan.Ruzicka@fs.cvut.cz Ing. Viktor Kulíšek Viktor.kulisek@fs.cvut.cz Ing. Petr Blažek info@alfakite.cz

24 NUMERICKÉ ŘEŠENÍ VYSOKORYCHLOSTNÍHO RÁZU PODDAJNÝCH TĚLES Provést rešerši problematiky numerického řešení rázových úloh poddajných těles s lineárními i nelineárními konstitutivními rovnicemi. Implementace numerických metod vhodných pro řešení úloh šíření vln napětí vykazující diskontinuity. Analýza přesnosti, numerické disperse a disipace, rychlosti konvergence a úrovni falešných oscilací pro jednotlivé numerické metody. Využití mimo jiné metody konečných prvků a metody konečných objemů. Porovnání výsledků jednotlivých numerických metod a jejich validace s exaktními a teoretickými výsledky. Závěr a publikace získaných výsledků. Konzultant: Ing. Jiří Plešek, CSc. plesek@it.cas.cz Ing. Radek Kolman, Ph.D. Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i. kolman@it.cas.cz

25 MODELOVÁNÍ ŠÍŘENÍ VLN NAPĚTÍ V SPLIT-HOPKINSON PRESSURE BAR EXPERIMENTU Seznámení s problematikou Hopkinsonovy tyče jako experimentu pro získávání informací o dynamickém chování materiálů. Numerické modelování úlohy Hopkinsonovy tyče pro elastické, plastické a vizkoplastické materiály se zahrnutím vlivu rychlosti deformace a disipované energie přeměněné na teplo. Využití komerčních softwarů pro numerické modely, vývoj vlastních programů a subroutines (metoda konečných prvků, metoda konečných objemů, hydrokód, atd.). Implementace a vývoj vhodných konstitutivních vztahů. Verifikace a validace získaných numerických výsledků s dostupnými experimentálními daty. V případě zájmu, je možno se podílet na dynamických experimentech v laboratořích Ústavu termomechaniky a v zahraničí. Závěr a publikace získaných výsledků. Konzultant: Ing. Jiří Plešek, CSc. plesek@it.cas.cz Ing. Radek Kolman, Ph.D. Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i. kolman@it.cas.cz Ing. Jan Trnka, CSc. Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i. trnka@it.cas.cz

26 MODELOVÁNÍ ŠOKOVÝCH VLN V AKUSTICE Rešerše numerických metod vhodných pro modelování šokových vln v lineární a nelineární akustice. Rešerše dostupných analytických a exaktních řešení problémů akustiky. Aplikace numerických metod na problémy šíření rázových a šokových úloh v akustice. Implementace a vývoj numerických metod. Aplikace numerických metod pro praktické úlohy, např. analýza účinků podmořských výbuchů a zatížení vodních dopravních prostředků nebo pro získávání dynamické odezvy a životnosti technologických aparátů při hydraulických rázech. Závěr a publikace získaných výsledků. Konzultant: Ing. Jiří Plešek, CSc. plesek@it.cas.cz Ing. Radek Kolman, Ph.D. Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i. kolman@it.cas.cz

27 MODELOVÁNÍ DYNAMICKÉHO ŠÍŘENÍ TRHLIN Rešerše modelů popisujících dynamické šíření trhlin v křehkých a tvárných materiálech. Moderní metody numerického řešení dynamického šíření trhlin (XFEM, atd). Implementace a vývoj kohézních modelů porušení pro různé zátěžné stavy. Verifikace numerických metod pro úlohy dynamického šíření trhlin. Návrh metodiky pro stanovení parametrů modelů popisující šíření trhlin a jejich vztah ke kritériím lineární a nelineární lomové mechaniky. Praktické aplikace navržených metod. Závěr a publikace získaných výsledků. Konzultant: Ing. Jiří Plešek, CSc. plesek@it.cas.cz Ing. Radek Kolman, Ph.D. Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i. kolman@it.cas.cz

28 NEREFLEXNÍ OKRAJOVÉ PODMÍNKY V PROBLÉMECH ŠÍŘENÍ ELASTICKÝCH VLN NAPĚTÍ Problematika nereflexních okrajových podmínek je velmi důležitá s ohledem na efektivitu numerického řešení šíření vln napětí pro velmi rozlehlé úlohy. V mnoha případech je dostatečné studovat vlnové procesy pouze v oblastech zájmu a nezkoumat situaci ve vzdálených oblastech od tohoto místa. Hlavní náplní této práce je navrhnout nereflexní okrajové podmínky pro omezené oblasti tak, aby se přicházející vlna neodrážela zpět do oblasti, ale pokračovala okrajem neovlivněna. Cílem diplomové práce bude provést rešerši existujících nereflexních okrajových podmínek pro metodu konečných prvků a na základě této rešerše vybrat vhodnou metodu pro implementaci do konečně prvkového systému PMD. Implementace nereflexních okrajových podmínek bude provedena pro rovinné a prostorové isoparametrické konečné prvky a pro implicitní i explicitní metody numerické integrace pohybových rovnic implementované v systému PMD. Konzultant: Ing. Jiří Plešek, CSc. plesek@it.cas.cz Ing. Radek Kolman, Ph.D. Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i. kolman@it.cas.cz

29 NUMERICKÉ METODY NEHLADKÉ MECHANIKY Nehladká mechanika (Non-smooth Mechanics) je moderní vědní obor zobecňující klasickou mechaniku pro případy nestojitých funkcí. Rešerše numerických metod nehladké mechaniky (NM) a jejich aplikace v dynamických úlohách s hlavní pozorností na rázové a kontaktní úlohy s/bez tření. Rešerše dostupných analytických a exaktních řešení úloh NM, převážně dynamiky. Aplikace numerických metod NM na problémy rázových úloh poddajných těles, kde kontinuální model je aproximován metodou konečných prvků. Detekce událostí v NM a popis vazebních podmínek. Numerické řešení algebro-diferenciálních rovnic a variačních nerovností. Implementace a vývoj numerických metod v NM. Závěr a publikace získaných výsledků. Konzultant: Ing. Jiří Plešek, CSc. plesek@it.cas.cz Ing. Radek Kolman, Ph.D. Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i. kolman@it.cas.cz

30 ISOGEOMETRICKÁ ANALÝZA VE VÝPOČTOVÉ MECHANICE Moderní přístup ve výpočtové mechanice je isogeometrická analýza, kde různé typy splinů (např. B-spliny, NURBS, T-spliny, atd.) jsou použity jako tvarové funkce v MKP diskretizaci. Tento přístup zaručuje přesný popis geometrie sledované oblasti a navíc pole neznámých veličin (např. pole posuvů) je vyjádřeno stejný způsobem jako geometrie tělesa. Přínosem metody jsou spojitá pole řešení a jeho derivací. Cílem diplomové práce je použití isogeometrické analýzy pro numerické řešení rozličných úloh mechaniky, jako jsou problémy pružnosti a pevnosti, dynamiky a vlastního kmitání, šíření vln a teplotních úloh až pro úlohy proudění a dynamiky tekutin. Vysoký potenciál tohoto numerického přístupu se jeví v nasazení v problémech teorie desek a skořepin, kde není nutné zavádět dodatečné rotační stupně volnosti jako u klasické varianty MKP a provádět speciální techniky k odstranění tzv. zamrzávání prvků. Konzultant: Ing. Jiří Plešek, CSc. plesek@it.cas.cz Ing. Radek Kolman, Ph.D. Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i. kolman@it.cas.cz

31 SIMULACE PROBLÉMŮ LOMOVÉ MECHANIKY NÁSTROJI MOLEKULOVÉ DYNAMIKY Téma práce zahrnuje využití simulací molekulové dynamiky k modelování deformačních a lomových procesů probíhajících v blízkosti kořene trhliny. Na základě těchto simulací je možné nejen ověřit ale i predikovat mechanismy porušení v podmínkách komplexního (termomechanického) zatížení trhliny v různých deformačních módech pro stojící ale i šířící se trhliny. Dále lze výsledky molekulové dynamiky použít k návrhu a verifikaci kritérií lineární i nelineární lomové mechaniky. Ing. Jiří Plešek, CSc. plesek@it.cas.cz Konzultant: Ing. Anna Machová, CSc. Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i. machova@it.cas.cz

32 VERIFIKAČNÍ TESTY V LINEÁRNÍ ELASTODYNAMICE Seznámení s problematikou šíření vln napětí v elastických izotropních a anizotropních tělesech. Studium teorie šíření elastických vln a analýza jejich typu. Využití analytických a numerických metod pro výpočet polí posuvů, deformací a napětí v čase a prostoru. Zpracování výsledků analytických metod, které jsou náročné na korektní numerické vyčíslení. Návrh optimálních verifikačních testů pro numerické metody šíření elastických vln napětí v tělesech. Vyhodnocení výsledků a závěr. Ing. Dušan Gabriel, Ph.D. gabriel@it.cas.cz Konzultant: Doc. Ing. Jan Červ, CSc. Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i. cerv@it.cas.cz Ing. Radek Kolman, Ph.D. Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i. kolman@it.cas.cz

33 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 NÁVRH KONTAKTNÍHO MODELU SE TŘENÍM PRO EXPLICITNÍ DYNAMICKÝ ALGORITMUS Rešerše a popis matematických modelů kontaktu se třením v MKP Návrh a implementace kontaktního modelu se třením vhodného pro velké vzájemné skluzy mezi kontaktujícími tělesy Verifikace na vybraných 2D a 3D testovacích úlohách Vyhodnocení výsledků a závěry Ing. Dušan Gabriel, Ph.D. gabriel@it.cas.cz Konzultant: Ing. Ján Kopačka jan.kopacka@fs.cvut.cz

34 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 POROVNÁNÍ EFEKTIVITY LINEÁRNÍCH A SERENDIPITY KVADRATICKÝCH KONEČNÝCH PRVKŮ V EXPLICITNÍ DYNAMICE Rešerše Konvergenční testy na vybraných testovacích úlohách Studie vlivu diagonalizace matice hmotnosti na přesnost a efektivitu řešení v závislosti na počtu stupňů volnosti Vyhodnocení výsledků a závěry Ing. Dušan Gabriel, Ph.D. gabriel@it.cas.cz Ing. Radek Kolman, Ph.D. Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i. kolman@it.cas.cz Ing. Ján Kopačka jan.kopacka@fs.cvut.cz

35 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 SROVNÁNÍ EFEKTIVITY A ROBUSTNOSTI METOD HLEDÁNÍ VÁZANÉHO EXTRÉMU PRO ŘEŠENÍ KONTAKTNÍCH PROBLÉMŮ Rešerše metod pro hledání vázaného extrému vhodných pro vazbové podmínky ve tvaru nerovností Implementace vybraných metod Studie efektivity a robustnosti řešení na vybraných testovacích kontaktních úlohách Vyhodnocení výsledků a závěry Ing. Dušan Gabriel, Ph.D. gabriel@it.cas.cz Ing. Ján Kopačka jan.kopacka@fs.cvut.cz

36 ANALÝZA MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ NALISOVANÉHO SPOJE PŘI KOMBINOVANÉM NAMÁHÁNÍ Téma navazuje na studie z obhájených bakalářských prací pro namáhání spoje krutem a ohybem. Na základě poznatků získaných analýzami budou formulovány podmínky pro dimenzování nalisovaného spoje s proměnným přesahem. Práce zahrnuje následující aspekty, ke kterým je k dispozici související literatura i odborná průprava. Rešerše současného stavu. Návrh numerických experimentů simulace v MKP Analýzy simulace v MKP Metodika dimenzování nalisovaného spoje s proměnným přesahem Závěry Ing. Karel Vítek, CSc. FS ČVUT karel.vitek@fs.cvut.cz

37 OVĚŘENÍ VLIVU TVARU VRTANÉHO POVRCHU PRO EXPERIMENTÁLNÍ VRTANÝ OTVOR U ODVRTÁVACÍ METODY PRO IDENTIFIKACI NAPJATOSTI Téma navazuje na studie vlivu imperfekcí vrtaného otvoru ze tří obhájených diplomových prací. Výsledky podporují využití originální mezinárodně normované experimentální metody, která slouží pro identifikaci stavu napjatosti a jsou využitelné v praxi.. 1. Rešerše přístupy k identifikaci zbytkových napětí 2. Filosofie odvrtávací metody a její současný stav dle mezinárodní normy E Návrh metodiky pro ověření vlivu tvaru povrchu pro vrtaný otvor na přesnost identifikace napjatosti odvrtávací metodou. 4. Návrh simulačního modelu odvrtávání v MKP Abaqus s otvorem vrtaným do napjatého povrchu se změnou tvaru vrtaného povrchu. 5. Závěry Ing. Karel Vítek, CSc. FS ČVUT karel.vitek@fs.cvut.cz

38 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE NÁMĚT DIPLOMOVÉ PRÁCE NA VLASTNÍ TÉMA STUDENTA Bude specifikován dle námětu. Rešerše teorie Návrh analytických experimentů nebo návrh variant konstrukce Závěry Ing. Karel Vítek, CSc. FS ČVUT

39 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 VÝZKUM VLIVU ROVNÁNÍ OBLOUKOVÉHO PÁSU ODEBRANÉHO Z TENKOSTĚNNÉ TRUBKY NA ZMĚNU LOMOVÉ HOUŽEVNATOSTI Popis procesu rovnání rešerše lomových charakteristik materiálů Vytvoření analytického a MKP modelu Analýza deformací a napjatosti, určení faktorů int. napětí v modelových defektech Porovnání výsledků analýz s výsledky zkoušek Závěry Ing. Z. Hrubý. zbynek.hrubý@fs.cvut.cz Ing. Lubomír Gajdoš UTAM Praha gajdos@itam.cas.cz

40 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 MODELOVÁNÍ MEZNÍCH STAVŮ TVÁRNÉHO PORUŠENÍ MATERIÁLŮ Simulace tvárného porušování materiálů konstrukcí při pomalých i rychlých zpravidla havarijních dějích Rešerše a popis matematických modelů tvárného porušení Návrh a implementace metodiky identifikace materiálových parametrů Vlastní identifikace materiálu MKP simulace tvárného porušení Porovnání s výsledky experimentu (vlastní experimenty jsou prováděny mimo DP) Vyhodnocení a formulace závěrů Doc. Ing. Miroslav Španiel, CSc. Miroslav.Spaniel@fs.cvut.cz Ing. Miloš Moravec milos.moravec@fs.cvut.cz

41 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 NÁVRH A KONSTRUKCE ZAŘÍZENÍ PRO ZKOUŠKY NÍZKOCYKLOVÉ TEPLOTNĚMECHANICKÉ ÚNAVY Zařízení je vyvíjeno v rámci pracovního balíčku WP14 Centra kompetence automobilového výzkumu Josefa Božka pro zkoušky NCTÚ skříní turbodmychadel. Podstatou je střídavý ohřev přímým průchodem elektrického proudu a ochlazení tyčového vzorku za současného zatěžování tahem a tlakem. V rámci DP se bude řešit Vývoj simulačního modelu zařízení s ohledem na řízení zátěžných cyklů Spolupráce při tvorbě řízení Praktické ověření při ladění zařízení Doc. Ing. Miroslav Španiel, CSc. Miroslav.Spaniel@fs.cvut.cz Ing. Ctirad Novotný, Ph.D. ctirad.novotny@fs.cvut.cz

42 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 MODELOVÁNÍ RÁZOVÉHO PORUŠENÍ KOMPONENT BALISTICKÉ OCHRANY Z KOMPOZITNÍCH MATERIÁLŮ Návrh způsobu modelování průrazu kompozitové desky reprezentující balistickou ochranu dopravních prostředků. Téma je součástí aktuálně realizovaného projektu. Rešerše vhodných postupů pro řešení porušení kompozitu při rázovém ději MKP Rešerše a identifikace materiálových parametrů vybraných kompozitů Tvorba a ladění modelu MKP Závěry Doc. Ing. Miroslav Španiel, CSc. Miroslav.Spaniel@fs.cvut.cz Ing. Vít Sháněl Vit.Shanel@rcmt.cvut.cz

43 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 VYUŽITÍ MKP PŘI ANALÝZE DYNAMICKÝCH NÁHODNÝCH PROCESŮ Z HLEDISKA ÚNAVY MATERIÁLU Využití lineárního MKP modelu k výpočtu statistické odezvy na statisticky popsaná zatížení. Alternativa k únavové analýze založené na zatěžovacích spektrech. Vhodné pro studenta s dobrým vztahem k matematice. Možnost spolupráce nebo zapojení do týmu FORMULE STUDENT/SAE. Podíl na konstrukci nové verze. Cílem je optimalizovat konkrétní díl těhlici podvozku a zajistit její pevnost a dostatečnou životnost. Rešerše přístupů ke stanovení životnosti dynamicky namáhaných konstrukcí Metodika výpočtu výkonových spektrálních hustot dynamické odezvy v programu Abaqus Identifikace a zahrnutí korelací jednotlivých buzení Stanovení četností cyklů analogicky metodě stékání deště. Vyhodnocení životnosti. Závěry Doc. Ing. Miroslav Španiel, CSc. Miroslav.Spaniel@fs.cvut.cz Ing. Jan Baněček, Ph.D. jan.banecek@fs.cvut.cz

44 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 NÁVRH A VYHODNOCENÍ DVOUOSOÉ ZKOUŠKY TERMOMECHANICKÉ ÚNAVY Rešerše problematiky zkoušek termomechanické únavy (TMF) se zaměřením na dvouosou napjatost. Rešerše problematiky deformačně-napěťové odezvy materiálu při cyklickém zatěžování (cyklická plasticita). Návrh vzorků pro dvouosou TMF zkoušku ohřívaných přímým průchodem elektrického proudu. Simulace TMF zkoušky pomocí MKP. Výpočet teplotního pole. Výpočet pole napětí a deformace. Metodika vyhodnocení e-n křivky pro dvouosou TMF únavu. Ing. Ctirad Novotný, Ph.D. Ctirad.Novotny@fs.cvut.cz doc. Ing. Miroslav Španiel, CSc. Miroslav.Spaniel@fs.cvut.cz

45 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 MKP SIMULACE DEFORMAČNÍHO CHOVÁNÍ SENDVIČŮ S PĚNOVÝM A VOŠTINOVÝM JÁDREM Rešerše problematiky numerického modelování sendvičových struktur. Rešerše materiálových charakteristik sendvičových komponent. Modelování sendvičů MKP, srovnání variant. Vytvoření MKP modelu sendviče s pěnovým jádrem, naladění materiálových parametrů dle experimentů. Vytvoření podrobného a zjednodušeného MKP modelu sendviče s voštinovým jádrem, naladění materiálových parametrů dle experimentů. MKP modelování spojů v rámci sendvičových konstrukcí, srovnání s experimenty. Návrh metodiky pro vytváření MKP modelů sendvičů s pěnovým a voštinovým jádrem. Ing. Ctirad Novotný, Ph.D. Ctirad.Novotny@fs.cvut.cz Ing. Karel Doubrava, Ph.D. Karel.Doubrava@fs.cvut.cz

46 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 TENZOMETR Z UHLÍKOVÉHO VLÁKNA Rešerše současného stavu Návrh použití Experimentální měření Závěry Ing. Karel Doubrava, Ph.D. Karel.Doubrava@fs.cvut.cz

47 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 INSERTY V KOMPOZITECH Rešerše současného stavu Numerický model konkrétní aplikace Experimentální měření konkrétní aplikace Závěry Ing. Karel Doubrava, Ph.D. Karel.Doubrava@fs.cvut.cz

48 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE Studijní program: Aplikovaná mechanika / Biomechanika a lékařské přístroje STABILITA TRANSPEDIKULÁRNÍ FIXACE Transpedikulární fixace je jednou z variant stabilizace poškozených hrudních a bederních segmentů páteře. Úspěšnost instrumentované stabilizace závisí mimo jiné na tuhosti sestavy fixace realizované zadním přístupem. Řešení diplomové práce zahrnuje konečně-prvkové simulace několika variant fixace a zhodnocení vlivu konfigurace komponent na celkovou tuhost a sestavy transpedikulární stabilizace páteře. Konzultant specialista: Ing. Zdeněk Horák, Ph.D. Zdenek.Horak@fs.cvut.cz Ing. Petr Tichý, Ph.D. Petr.Tichy@fs.cvut.cz MUDr. Jiří Šrámek Jiri.Sramek@fbmi.cvut.cz

49 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE obor: Biomechanika a lékařské přístroje SAMOBUZENÉ KMITÁNÍ ELASTICKÝCH TRUBIC V OBLASTI BIOMECHANIKY Matematické modelování proudění kapaliny a změny geometrie stěny elastické trubice Příprava experimentálního zařízení update nebo návrh částí měřící trati Provádění experimentů při různých módech kmitání tenkostěnné elastické trubice s následnou analýzou získaných experimentálních dat a porovnání s teoretickými předpoklady Ověření experimentu na biologické tkáni, tepně nebo žíle (závisí na časových a technických možnostech). Prof., Ing. František Maršík, DrSc. Ústav termomechaniky AV ČR marsik@it.cas.cz Ing. Hynek Chlup Hynek.Chlup@fs.cvut.cz

50 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE obor: Biomechanika a lékařské přístroje ULTRAZVUKOVÉ MĚŘENÍ RYCHLOSTNÍCH PROFILŮ PROUDÍCÍ KAPALINY V OBLASTI BIOMECHANIKY Seznámení se s teorií a principy ultrazvukového měření rychlosti, volby pracovní kapaliny, typy odrazových částic, teorie výpočtu rychlostních profilů Návrh uspořádání hydraulického okruhu pro realizaci experimentů Měření rychlostních profilů pomocí UVP monitoru, porovnat naměřené rychlostní profily s teoretickými předpoklady, stanovení podmínek a limitů měření Ověření experimentu na biologické tkáni, tepně nebo žíle (závisí na časových a technických možnostech). Ing. Hynek Chlup Hynek.Chlup@fs.cvut.cz Prof. Ing. Rudolf Žitný, CSc. rudolf.zitny@fs.cvut.cz

51 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE obor: Biomechanika a lékařské přístroje STÁŘÍM VYVOLANÉ ZMĚNY BIOMECHANIKY ELASTICKÝCH TEPEN Stáří je fenomén všedního dne, a přesto mu v úplnosti stále nerozumíme. Na kvalitativní úrovni víme, že dochází k přídavnému sesíťování kolagenů, degradaci elastinu, ukládání vápníku atd. Kvantitativní popis těchto jevů a jejich implementace do konstitutivních modelů jsou ale doposud nevyřešené. Pokud chcete přispět do mozaiky znalostí lidstva, byť i malým kamínkem, je toto téma pro vás. Stárnutí se týká každého z nás... Ing. Lukáš Horný, Ph.D. lukas.horny@fs.cvut.cz

52 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE obor: Biomechanika a lékařské přístroje KONSTITUTIVNÍ MODELOVÁNÍ MATERIÁLŮ PRO AORTO-KORONÁRNÍ BYPASS Aorto-koronární bypass je metodou, jak přemostit uzavřený úsek koronární tepny a umožnit tak obnovení krevního zásobení srdce. Současná odborná literatura neobsahuje uspokojivý popis materiálů, které se k tomuto účelu používají (především velká krytá žíla). Cílem práce bude na základě experimentu identifikovat parametry materiálového modelu. Ing. Lukáš Horný, Ph.D. lukas.horny@fs.cvut.cz Konzultant: Ing. Hynek Chlup hynek.chlup@fs.cvut.cz

53 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE obor: Biomechanika a lékařské přístroje VLIV PERIVASKULÁRNÍ TKÁNĚ NA BIOMECHANIKU CÉV Perivaskulární tkáň bývá v naprosté většině výpočtových modelů mechanického chování (statického i dynamického) tepenné stěny ignorována. Nedávno však bylo zjištěno, že zejména při interpretaci měření rychlosti průchodu pulsní vlny v elastických tepnách, může tento postup vést ke zcela chybným závěrům. Cílem práce je hodnocení vlivu perivaskulární tkáně na biomechaniku tepen. Ing. Lukáš Horný, Ph.D. lukas.horny@fs.cvut.cz

54 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE / Biomechanika a lékařské přístroje ANALÝZA DEFORMACE OPTICKÝCH ČLENŮ PO SESTAVENÍ DO OPTO- MECHANICKÉ SESTAVY PŘÍSTROJE výpočet deformace optických prvků (čoček apod.) způsobené dotažení při montáži do podsestavy daného přístroje vliv předpětí při dotahování optického prvku na výsledné optické parametry soustavy předpokládána je numerická analýza metodou konečných prvků Ing. Tomáš Bouda Tomas.Bouda@fs.cvut.cz Ing. Petr Tichý, Ph.D. Petr.Tichy@fs.cvut.cz Ing. Jiří Vlk Meopta optika, Přerov jiri.vlk@meopta.com

55 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE / Biomechanika a lékařské přístroje ANALÝZA OPTICKÝCH A MECHANICKÝCH SOUČÁSTÍ OPTICKÉ SOUSTAVY PŘI TEPLOTNÍM ZATÍŽENÍ Analýza mechanické odezvy optické soustavy při teplotním zatížení s cílem minimalizovat porušení optických prvků vlivem zatížení od teploty předpokládána je numerická analýza metodou konečných prvků Ing. Petr Tichý, Ph.D. Petr.Tichy@fs.cvut.cz Ing. Tomáš Bouda Tomas.Bouda@fs.cvut.cz Ing. Jiří Vlk Meopta optika, Přerov jiri.vlk@meopta.com

56 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE / Biomechanika a lékařské přístroje QUAZISTATICKÁ NANOINDENTACE Seznámení se s principy vyšetřování elastických materiálových vlastností pomocí nanoindentace a jejich aplikace na biologické tkáně jako je kost a chrupavka. Ing. Jaroslav Lukeš, Ph.D Jaroslav.Lukes@fs.cvut.cz Ing. Josef Šepitka Josef.Sepitka@fs.cvut.cz

57 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE / Biomechanika a lékařské přístroje 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. Ing. Jaroslav Lukeš, Ph.D Jaroslav.Lukes@fs.cvut.cz Ing. Josef Šepitka Josef.Sepitka@fs.cvut.cz

58 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE / Biomechanika a lékařské přístroje DYNAMICKÁ MECHANICKÁ ANALÝZA Vyžití takzvané nanodma metody pro získání viskoelastických charakteristik biologické tkáně. Ing. Jaroslav Lukeš, Ph.D. Jaroslav.Lukes@fs.cvut.cz Ing. Josef Šepitka Josef.Sepitka@fs.cvut.cz

59 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE / Biomechanika a lékařské přístroje 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 k zobrazení topografie povrchu a analýze drsnosti. Ing. Jaroslav Lukeš, Ph.D. Jaroslav.Lukes@fs.cvut.cz Ing. Josef Šepitka Josef.Sepitka@fs.cvut.cz

60 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE / Biomechanika a lékařské přístroje MODULUS MAPPING - MODELOVÁNÍ ELASTICKÉHO KONTAKTU Modelování elastického kontaktu v průběhu dynamické mechanické analýzy metodou Modulus Mapping. Tvorba MKP modelu nanoindentace a aplikace naměřených dat. Ing. Jaroslav Lukeš, Ph.D. Jaroslav.Lukes@fs.cvut.cz Ing. Josef Šepitka Josef.Sepitka@fs.cvut.cz

61 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE / Biomechanika a lékařské přístroje ZKOUMÁNÍ ANIZOTROPNÍCH VLASTNOSTÍ MATERIÁLŮ POMOCÍ NANOINDENTACE Vliv tvaru hrot na anizotropní chování. Měření anizotropie v různých směrech pomocí nanoindentace. Ing. Jaroslav Lukeš, Ph.D. Jaroslav.Lukes@fs.cvut.cz Ing. Josef Šepitka Josef.Sepitka@fs.cvut.cz

62 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE obor: Biomechanika a lékařské přístroje MODEL POROELASTICKÉHO MATERIÁLU vytvoření zjednodušeného popisu poroelastického materiálu verifikace pomocí metody MKP aplikace pro popis chování chrupavky prostředek: Matlab, FEBio doc. RNDr. Matej Daniel, Ph.D. matej.daniel@fs.cvut.cz

63 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE obor: Biomechanika a lékařské přístroje ENKAPSULACE QUANTUM DOTS V BIOLOGICKÉ MEMBRÁNĚ deformační energie biologické membrány nanobiomechanika QDs určení optimálního tvaru membrány minimalizací kontaktní energie doc. RNDr. Matej Daniel, Ph.D. matej.daniel@fs.cvut.cz

64 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE obor: Biomechanika a lékařské přístroje HODNOCENÍ MODELŮ ZÁVITOVÝCH SPOJŮ POMOCÍ MKP Závitové spoje jsou běžně používány pro fixaci dlah a implantátů ve zdravotnictví. Přesto právě závitový spoj je jedním z míst, kde dochází k nejčastějšímu selhání implantátů. Při návrhu konstrukce těchto zdravotnických prostředků pomocí MKP je závitový spoj zjednodušen volbou vazbových podmínek. Cílem této práce by bylo stanovení vlivu volby vazbových podmínek na věrohodnost a validitu MKP simulací. Práce je zaměřena na MKP analýzy a v malé míře i na realizaci experimentálních měření. Ing. Zdeněk Horák, Ph.D. zdenek.horak@fs.cvut.cz

65 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE obor: Biomechanika a lékařské přístroje ANALÝZA ZATÍŽENÍ NÁHRADY METATARZOFALANGEÁLNÍHO (MTP) KLOUBU PALCE NOHY Rešerše literatury, silový rozbor Sestavení výpočetního modelu pro analýzu metodou konečných prvků a provedení výpočtů, vyhodnocení výsledků výpočtů Testování příprava testu, konstrukce přípravku, provedení Ing. Pavel Růžička, Ph.D. pavel.ruzicka@fs.cvut.cz

66 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE obor: Biomechanika a lékařské přístroje OVĚŘENÍ PLATNOSTI PŘEDPOKLADU NESTLAČITELNOSTI V MEHCANICKÉ ODEZVĚ CÉV Pomocí experimentálních metod umožňujících trojosé měření deformace ověřit, zda či v jakém rozsahu cévy během deformace skutečně zachovávají svůj objem. Tohoto předpokladu, odvozeného od vysokého obsahu vody v tkání, je hojně využíváno ve výpočtovém modelování pro usnadnění popisu deformace. Odborná literatura ale obsahuje poměrně málo experimentálních důkazů toho tvrzení. Vedoucí bakalářské práce: Ing. Lukáš Horný, Ph.D. Lukas.Horny@fs.cvut.cz

67 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE obor: Biomechanika a lékařské přístroje MECHANICKÉ VLASTNOSTI POLYESTEROVÉ PLETENINY PRO CÉVNÍ NÁHRADY Polyesterové pleteniny tvoří nosnou strukturu v umělých náhradách měkkých tkání. Cílem práce bude experimentálně zjistit napěťově - defromační charakteristiku pleteniny a zformulovat matematický popis jejího chování. Vedoucí bakalářské práce: Ing. Lukáš Horný, Ph.D. Lukas.Horny@fs.cvut.cz

68 Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20013/2014 Téma DIPLOMOVÉ PRÁCE obor: Biomechanika a lékařské přístroje ANALÝZA MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ KOLAGENOVÝCH NANOVLÁKENNÝCH SUBSTRÁTŮ PŘIPRAVENÝCH METODOU ELEKTROSTATICKÉHO ZVLÁKŇOVÁNÍ Kolagenová nanovlákna jsou jednou ze složek scaffoldů imitujících extracelulární matrix. Samotné zpracování kolagenu je pro úspěšný scaffold klíčové. Za nejperspektivnější způsob přípravy kolagenových nanovláken je v současnosti považována metoda elektrostatického zvlákňování. Otázkou zůstává, do jaké míry elektrospinning zachová nebo změní přirozenou strukturu kolagenu. Cílem práce je experimentální studium vlivu různých parametrů elektrospinningu na mechanické vlastnosti výsledných kolagenových nanovlákenných substrátů. Vedoucí bakalářské práce: Ing. Tomáš Suchý, Ph.D. tomas.suchy@fs.cvut.cz Ing. Lukáš Horný, Ph.D. lukas.horny@fs.cvut.cz