Fakulta strojní Technické univerzity v Liberci Téma disertačních prací pro rok 2014/2015 OBOR: 3901V003 APLIKOVANÁ MECHANIKA

Transkript

1 OBOR: 3901V003 APLIKOVANÁ MECHANIKA Téma disertační práce Školitel Katedra 1. Vibroizolace a komfort sedící osoby vystavené vibračnímu zatížení Anotace: Návrh, realizace a vyhodnocení experimentů pro zjištění přenosu zrychlení automobilových sedaček, zejména sedáku s implementovaným aktivním pneumatickým vibroizolačním systémem. Úprava řídícího softwaru, optimalizace konstrukce a rozmístění pneumatických vibroizolačních elementů v sedačce pro zvýšení jeho účinnosti. Zjištění účinku regulace tvrdosti sedáku na fyziologické parametry sedící osoby, resp. na faktory ovlivňující únavu. Sledování a vyhodnocení průběhu trajektorií jednotlivých částí lidského těla, které je vystaveno vibračnímu zatížení. (V závislosti na výsledcích hodnotící procedury projektu podaného v rámci výzvy Horizon 2020, může být řešena problematika návrhu vibroizolačního systému (aktivní, semiaktivní, pasivní) pro zmírnění účinku vibračního zatížení na sedící osobu. 2. Výzkum mechanických vlastností vibroizolačních materiálů a jejich modelování Anotace: Polyuretanová pěna je velmi často používaným materiálem pro výrobu čalounění automobilových sedáků. Její vlastnosti účinně snižují vibrační zatížení sedící osoby a zvyšují komfort cestování. Během deformace takových vibroizolačních materiálů dochází v jeho struktuře k maření energie. Jedním z cílů práce je rozlišit, jaké množství energie je disipováno deformací materiálové matrice a třením při vzájemném kontaktu strukturních elementů. Budou stanovovány přenosové charakteristiky zrychlení a další charakteristiky silových odezev při dynamickém namáhání. Výsledky tohoto výzkumu budou zohledněny při úpravě stávajícího materiálového modelu a následně experimentálně ověřeny. Zkoumány mohou být i další vibroizolační materiály. 3. Magnetosensitivní elastomery - výzkum elastického a viskoelastického chování těchto chytrých kompozitů v závislosti na jejich složení a na aplikovaném magnetickém poli Anotace: Magnetosensitivní elastomery - výzkum elastického a viskoelastického chování těchto chytrých kompozitů v závislosti na jejich složení a na aplikovaném magnetickém poli. Výzkum jejich útlumových vlastností a možného využití k řízené vibroizolaci. Vlastnosti magnetorheologických kompozitů s elastomerickou matricí, která obsahuje určitý objem železných mikročástic, mohou být rychle měněny pomocí magnetického pole. Předmětem práce bude experimentální výzkum vlivu materiálu matrice a mikročástic na výsledné vlastnosti kompozitu a numerické modelování odezvy kompozitu pomocí MKP na základě navrženého materiálového modelu. 4. Experimentální výzkum mechanických vlastností kompozitů vyztužených vybranými typy hybridních textílií a numerické modelování jejich odezvy na mechanické zatížení pomocí MKP Anotace: Tyto kompozity jsou využívány v inovativních lehkých konstrukcích v leteckém a automobilovém 1 doc. Ing. David Cirkl, Ph.D. doc. Ing. David Cirkl, Ph.D. prof. Ing. Bohdana Marvalová, prof. Ing. Bohdana Marvalová, KMP KMP KMP KMP

2 průmyslu. Předmětem práce bude navržení a ověření typu hybridní textilní výztuže a způsobu jejího složení z různých materiálů s ohledem na požadovanou tuhost pevnost a odolnost kompozitu v souladu s technickými požadavky na funkci, zejména s ohledem na dynamické zatížení a impakt. Dále pak výzkum závislosti odezvy kompozitu na rychlost zatěžování a výzkum způsobu porušení kompozitu. 5. Výzkum chování pryžových kompozitů vyztužených textilními kordy a textiliemi a numerické modelování jejich odezvy pomocí MKP Anotace: Tyto kompozity jsou využívány v pneumatikách, dopravnících, vzduchových pružinách ap. Tuhost pryžových kompozitů a jejich směrové vlastnosti mohou být řízeny vhodným výběrem materiálu a směru vyztužujících textilií. Předmětem disertační práce bude zkoumání a popis odezvy pryžových kompozitů na termo-mechanické zatěžování. Deformace těchto kompozitů je nelineární anizotropní a je mnohem větší ve srovnání s klasickými kompozity. Odezva pryžových kompozitů na mechanické zatěžování závisí zároveň na rychlosti zatěžování. 6. Experimentální výzkum mechanických vlastností kompozitů s matricí z akrylátové pryskyřice vyztužených přírodními vlákny a textiliemi z přírodních vláken. Numerické modelování jejich odezvy pomocí MKP Anotace: Experimentální výzkum mechanických vlastností kompozitů s matricí z akrylátové pryskyřice vyztužených přírodními vlákny a textiliemi z přírodních vláken. Numerické modelování jejich odezvy pomocí MKP. Akrylátové pryskyřice jsou založené na vodní bázi a velmi dobře smáčí výztuž z přírodních vláken. Kompozit je 100% zelený, neboť při jeho vytvrzování se neuvolňují žádné škodlivé organické látky. Tyto kompozity jsou lehké a jsou využívány v automobilovém a leteckém průmyslu. 7. Biomechanická analýza kůže v oblasti prsu po jeho rekonstrukci Ablace prsu a jeho následná rekonstrukce patří mezi časté chirurgické zákroky postihující ženy napříč věkovými skupinami. I přes svůj častý výskyt se jedná o zákrok, který je velmi variabilní a může být provázen množstvým komplikací. Cílem práce je nalézt optimální chirurgický přístup s ohledem na konečné zatížení kůže v oblasti rekonstruovaného prsu. Vstupními parametry jsou: vlastnosti kůže po chemoterapii, tvar implantátu a chirurgický řez. 8. Optimalizace výměníků tepla Anotace: Tématem práce je výzkum rekuperačních výměníků tepla typu vzduch vzduch, voda voda a vzduch voda. Dále vývoj návrhových a optimalizačních metod pro jejich optimalizaci. Cílem práce je vývoj metodiky pro návrh, optimalizaci a hodnocení rekuperačních výměníků. Téma je podpořeno projektem TAČR. Předpokládané znalosti: Znalosti z oblasti mechaniky tekutin a termodynamiky. Znalosti numerických metod (Fluent) je možné doplnit v průběhu doktorandského studia. 9. Aerodynamická optimalizace v nadzvukovém proudění Anotace: Tématem práce je teoretický, experimentální a numerický výzkum případů nadzvukového proudění 2 doc. Ing. Iva Petríková, Ph.D. doc. Ing. Iva Petríková, Ph.D. doc. Ing. Lukáš Čapek, Ph.D. Doc. Ing. Václav Dvořák, Ph.D. doc. Ing. Václav Dvořák, Ph.D. KMP KMP KMP KEZ KEZ

3 v úzkých kanálech (v tryskách, difuzorech, nadzvukových ejektorech), dále vývoj optimalizačních metod. Cílem je ověření numerických modelů na vybraném případě proudění, optimalizace daného problému a zpětné experimentální ověření. Předpokládané znalosti: Znalosti z oblasti mechaniky tekutin a termodynamiky. Znalosti numerických metod (Fluent) je možné doplnit v průběhu doktorandského studia. 10. Výzkum procesu odsíření mokrou vápencovou vypírkou Anotace: V rámci dizertační práce se bude řešit problematika technologického procesu odsíření spalin mokrou vápencovou vypírkou za kotlem v uhelných elektrárnách. Při procesu odsíření reaguje suspenze vápence a vody na sádrovec a čistý plyn. Celý proces odsíření je závislý na řadě parametrů. V současné době neexistuje postup, který by umožňoval provést návrh zařízení s vysokou jistotou účinnosti zařízení. Většina zařízení tak při prvním nastavení buď nedosahuje požadovaných parametrů, které jsou hlavně měřeny množstvím emisí na výstupu, nebo pracuje neefektivně z důvodů nastavených vysokých průtoků suspense. Cílem projektu je popsat proces odsíření s ohledem na jednotlivé parametry (rozmístění a typ trysek, konstrukce odlučovačů kapek atp.), provést bilanci médií v odsiřovací reakci a navrhnout postup pro numerickou simulaci procesu odsíření, např. algoritmus ve stávajících CFD řešičích. Dílčím cílem je rovněž návrh a realizace experimentálního zařízení pro určení parametrů pro model odsiřovacího zařízení. Předpokládané znalosti: Znalosti z oblasti mechaniky tekutin a termodynamiky. Znalosti numerických metod (Fluent) je možné doplnit v průběhu doktorandského studia. 11. Interakce pružného tělesa s proudící tekutinou Anotace: Tématem práce je teoretický, experimentální a numerický výzkum případů interakce pružného tělesa s proudící tekutinou (např. unášení papíru nebo vlákna proudem tekutiny). Cílem práce je vývoj metodiky řešení vybraného problému, teoretické zdůvodnění, numerické a experimentální ověření. Předpokládané znalosti: Znalosti z oblasti mechaniky pevných těles, mechaniky tekutin a termodynamiky. Znalosti numerických metod a experimentálních metod je možné doplnit v průběhu doktorandského studia. 12. Termoakustické chladící zařízení Anotace: Cílem práce je: teoretické zvládnutí problematiky termoakustického jevu na vysoké odborné úrovni, návrh experimentálního chladícího zařízení s možností změny základních parametrů, návrh postupu experimentů a příprava experimentů, provedení a vyhodnocení experimentů, analýza (numerická simulace) výsledků. 13. Studie vlivu vnitřních a vnějších podmínek na kvalitu prostředí v místnostech a budovách Anotace: Pomocí teoretických numerických výpočtů analyzovat kvalitu vnitřního prostřední obytných místností, testování rozhodujících vlivů na kvalitu prostředí, stanovení metodiky řešení a její testování (ověřování výsledků numerické simulace turbulentních toků s výsledky naměřených v laboratoři), testování numerických schémat a turbulentních modelů, použití komerčního programu ANSYS a nekomerčního 3 doc. Ing. Tomáš Vít, Ph.D. doc. Ing. Václav Dvořák, Ph.D. doc. Ing. Tomáš Vít, Ph.D. doc. Ing. Karel Fraňa, Ph.D. KEZ KEZ KEZ KEZ

4 programu OpenFoam. Během doktorského studia bude vyžadován pobyt na TU v Drážďanech, kde část disertační práce bude zpracována. Dosažené výsledky budou prezentovány na mezinárodních konferencích a v odborných časopisech. 14. Využití kavitace pro zpevňování povrchu kovových součástí Anotace: Cílem práce je identifikování možností zpevňování povrchů kovových součástí pomocí kavitace. Výsledek práce má pomoci najít alternativu ke konvenčním metodám zpevňování. doc. Ing. Václav Dvořák, Ph.D. KEZ 4

5 OBOR 2301V031 VÝROBNÍ SYSTÉMY A PROCESY Téma disertační práce Školitel Katedra 1. Vícekriteriální analýza podnikových procesů s podporou počítačové simulace Anotace: Téma se věnuje oblasti plánování a vyhodnocování simulačních experimentů. Zabývá se problematikou nastavení kriteriální funkce a využití heuristických algoritmů, pomocí kterých lze výrazně redukovat počet zkoumaných variant a zkrátit dobu simulačního experimentování. 2. Vyhodnocování poruch Anotace: Téma se zabývá oblastí modelování a simulace výrobních procesů. Je zaměřeno zejména na statistické vyhodnocování poruch a možnosti jejich modelování v moderních simulačních nástrojích. 3. Moderní přístupy k řízení výroby Anotace: Téma se věnuje oblasti řízení výroby převážně malých a středních podniků. Hlavní pozornost bude věnována možnostem využití heuristických algoritmů v oblasti dílenského řízení a rozvrhování výroby. 4. Metodika hodnocení výrobních procesů Anotace: Téma se obecně zabývá navrhováním, mapováním a zlepšováním podnikových procesů. Důraz bude kladen na vytvoření metodiky pro hodnocení a zlepšování výrobních procesů, která by měla odrážet procesní a holistický (komplexní) pohled na danou problematiku. 5. Navrhování a řízení logistických procesů Anotace: Téma se obecně věnuje navrhování, mapování a zlepšování logistických procesů. Důraz bude kladen na návrh nové/zlepšení stávající logistické koncepce ve vybrané oblasti (nákupní, výrobní, distribuční logistika). 6. Zvyšování výkonnosti podniků v kontextu trvale udržitelného rozvoje Anotace: Téma se obecně zabývá problematikou trvale udržitelného rozvoje. Cílem je navrhnout metodiku pro zvýšení výkonnosti výrobních firem s ohledem na sociální, ekonomické i environmentální dopady. doc. Dr. Ing. František Manlig doc. Dr. Ing. František Manlig doc. Dr. Ing. František Manlig doc. Dr. Ing. František Manlig doc. Dr. Ing. František Manlig doc. Dr. Ing. František Manlig KVS KVS KVS KVS KVS KVS 5

6 OBOR 3911V011 MATERIÁLOVÉ INŽENÝRSTVÍ Téma disertační práce Školitel Katedra 1. Kompozitní systémy přírodních objektů doc. Ing. Dora Kroisová, Ph.D. KMT 2. Studium kovových materiálů připravených metodou "spark plasma sintering" prof. RNDr. Vladimír Šíma, KMT 3. Plazmové modifikace povrchu prof. Ing. Petr Louda, KMT 4. Použití atmosférické plazmy ke změně povrchových vlastností pevné fáze prof. Ing. Petr Louda, KMT 5. Reflexe akustických a magnetických vlastností v stupních homogenity, tuhosti a tvrdosti funkčních povrchů litinového tvářecího nářadí doc. Ing. Břetislav Skrbek, 6. Výzkum skutečných mezních stavů při namáhání litinových a hliníkových odlitků k efektivnější doc. Ing. Břetislav Skrbek, výrobě a využití kovu 7. Nedestruktivní měření hloubky a tvrdosti povrchově kalených vrstev doc. Ing. Břetislav Skrbek, 8. Nedestruktivní magnetická strukturoskopie austenitických ocelí doc. Ing. Břetislav Skrbek, KMT KMT KMT KMT 6

7 OBOR 2302V010 KONSTRUKCE STROJŮ A ZAŘÍZENÍ Téma disertační práce Školitel Katedra 1. Regulace servomechanismu s nízkou mechanickou vlastní frekvencí Anotace: Na velkých obráběcích strojích (např. vyvrtávačky TOS Varnsdorf) se často vyskytují mechanické vlastní frekvence v rozmezí 10 až 30 Hz, které značně omezují dosažitelné parametry polohového servomechanismu. Cílem práce bude nalézt vhodnou jednoduchou metodu pro kompenzaci nízkých vlastních frekvencí. Regulace bude modelována v programu MATLAB SIMULINK a ověřována na zkušebním stavu v laboratoři. Je také možné (a velmi žádoucí) funkci navržené regulace ověřit na vhodném stroji. 2. Progresivní systémy chlazení sklářských forem Anotace: Tématem práce jsou nové progresivní systémy chlazení sklářských forem. Stávající systémy založené na chlazení stlačeným vzduchem mají největší nevýhody ve vysoké energetické náročnosti a zatěžování obsluhy přílišnou hlučností a tepelnou zátěží. Cílem práce je výzkum a vývoj nových tekutinových systémů chlazení, které tyto nevýhody odstraní, sníží hlučnost a umožní další využití tepelné energie z procesu. Téma je podpořeno projektem TAČR. Předpokládané znalosti: Znalosti z oblasti mechaniky tekutin a termodynamiky. Znalosti numerických metod (Fluent) je možné doplnit v průběhu doktorandského studia. 3. Iniciace zážehu spalovacího pístového Anotace: Jednotlivé fáze iniciace zážehu, od jiskrového výboje na zapalovací svíčce k potřebné velikosti ohniska zážehu, rozhodují o stabilním rozvoji a šíření plamene. Cílem je rozšíření znalostí této problematiky v rozličných homogenních a nehomogenních prostředích, při různém přívodu a odvodu tepelné energie, druhu konstrukce jiskřiště a při různých vlastnostech paliv. Práce počítá s matematickým modelováním prostředí pro optimální vývin stabilního ohniska zážehu s experimenty na vybraném zážehovém motoru. Při práci lze využít SW a měřicích špičkových zařízení, která na KVM existují (indikace průběhu velmi rychlých dějů průběhu napětí na zapalovací svíčce, vizualizace v prostoru válce). 4. Využití metod detekcí a lokalizací poškození valivých částí strojních zařízení. Anotace: Disertační práce bude zaměřena na výzkum a studiem možnosti využití metod detekcí a lokalizací poškození valivých částí strojních zařízení za účelem přecházení jejich havárií. Tyto metody jsou jako nástroje pro zpřesnění identifikace vzniku a rozvoje poškození valivých částí a následně návrhu vhodných konstrukčních úprav. Z experimentálních měření lze získat informace popisující vznik a šíření poškození a vliv provozních podmínek na identifikací opotřebení poškození v charakteru snímaného signálu. Při práci lze využít SW a měřicí analyzátory, které na KVM existují. 7 prof. Ing. Jan Skalla, doc. Ing. Václav Dvořák, Ph.D doc. Ing. Celestýn Scholz, Ph.D. doc. Dr. Ing. Elias Tomeh KVS KEZ KVM KVM

8 5. Aplikace moderních diagnostických metod na optimalizaci hlučnosti převodovek. Anotace: Disertační práce bude zaměřena na výzkum a studiem problematiky hlučných projevů převodovek osobních automobilů, která je způsobena především nelinearitami a vůlemi jak hnaného kola (talíře) stálého převodu převodovky tak ložisek diferenciálu. Proto je nutné stanovit vstupní parametry při vytváření matematického modelu, které mají vliv na chování vibrací a následné hlučnosti stálého převodu převodovky. Simulace matematického modelu nám umožní lokalizovat a posoudit problematický uzel stálého převodu a diferenciálu převodovky. Při práci lze využít SW a měřicí analyzátory, které na KVM existují. 6. Hnací ústrojí kolového mobilního stroje Anotace: Energeticky úsporný systém s adaptivním řízením. Efektivní distribuce rychlosti a výkonu - řízení parametrů. Model hnacího ústrojí - tvorba modelu a práce s modelem, simulace režimů jízdy. 7. Zvuková pohltivost stavebních konstrukcí Anotace: Práce by měla řešit stanovení a řešení zvukové pohltivosti stavebních konstrukcí (výrobky z betonu a dalších stavebních materiálů) ve vazbě ke snižování hluku z dopravy. Těžiště měření by mělo být směřováno k alfa kabině. 8. Dynamika hnacího ústrojí Anotace: Práce by měla řešit popis hnacího ústrojí osobního automobilu s cílem popsat jeho dynamiku a nalézt cesty k jeho optimalizaci. K řešení by mělo být využito zkušebního stanoviště Power Train. 9. Dopad hluku motorových vozidel na vnímání člověkem Anotace: Téma by mělo řešit možnost přepočtu výsledků měření hluku osobních automobilů na veličinu, která by popisovala možné hodnocení hluku uživatelem. Propojuje objektivní a subjektivní hodnocení hluku osobních automobilů. 10. Výzkum a optimalizace mechanismů a částí strojů na výrobu nanovláken Anotace: Návrhy, konstrukce, výpočty částí strojů na výrobu nanovláken. Konstrukce musí být řešena zejména s ohledem na vysoké napětí ve stroji a na přítomnost chemikálií. Součástí návrhu jsou funkční a životnostní zkoušky mechanismů. Testy nových materiálů, zejména nekovových, testy povrchů. Vyvinutí stroje na odhalování vad. 11. Optimalizace uzavřených kompozitních rámů Anotace Modelování, výpočty nosných kompozitních prvků automobilů. Návrhy nosných vrstev, geometrie povrchů, upevňovací prvky. Výpočty únosnosti, životností, rázů a nárazů těchto vysocepevnostních rámů. 12. PLM systémy a metody DFX Anotace Zapracování metod návrhu strojních součástí, z co možná nejširšího pohledu, do systému PLM (Produkt Life Management řízení životního cyklu výrobku během jeho života). Konstrukční a programové 8 doc. Dr. Ing. Elias Tomeh doc. Ing. Miroslav Malý, doc. Dr. Ing. Pavel Němeček doc. Dr. Ing. Pavel Němeček doc. Dr. Ing. Pavel Němeček prof. Ing. Ladislav Ševčík, prof. Ing. Ladislav Ševčík, prof. Ing. Ladislav Ševčík, KVM KVM KVM KVM KVM KST KST KST

9 zpracování jednoduché úlohy. 13. Konstrukce a mechanismy vysokofrekvenčních montážních linek Anotace Návrhy mechanismů s vysokým výkonem a krátkou montážní frekvencí. Výpočty spolehlivosti a životnosti mechanismů. Výzkum a vývoj hybridních pohonů. 14. Zařízení pro hodnocení technických charakteristik dveří osobního automobilu z hlediska uživatele Anotace Zabývá se významnou problematikou inovačního inženýrství a to řetězcem požadavky zákazníka funkční požadavky na výrobek technické parametry výrobku. Cílem je vytvořit technické zařízení a navazující metodologii, které by zajistili dostatečnou reprodukovatelnost a opakovatelnost. Zařízení a metodika by měli sloužit k hodnocení osobních vozů. 15. Konstrukční optimalizace vibračních strojů a zařízení Anotace Některé stroje využívají kmitavého pohybu svých pracovních mechanismů ke zvýšení technologických sil. Na tomto principu jsou založeny například třídiče, zhutňovací stroje, omílací stroje apod. V rámci dizertační práce budou řešeny dynamické, kmitající, mechanismy a navrhovány konstrukční úpravy výše zmíněných strojů a zařízení. 16. Vývoj technologií rekuperace tepla v automobilu Anotace Efektivní nakládání s energií obsažené v palivu pro osobní automobily, využití ztrátové energie výfukových plynů, energie odváděné chlazením nebo využití brzdné energie. Konstrukce a vývoj technologií vyžívajících ztrátových energií v automobilech (např. pro ohřev automobilových sedaček,...). 17. Vývoj nových materiálů na bázi biotechnologií a recyklátů a jejich využití v konstrukci strojů a zařízení Anotace Snižování energetické náročnosti konstrukce a výroby strojů a zařízení využitím biomateriálů nebo recyklovaných materiálů. Náhrada klasických materiálů (na ropné bázi) materiály z obnovitelných zdrojů. Návrat recyklovaných materiálů do primární výroby. 18. Nitěnka s viskoelastickým dopadem na nosný drát Anotace: Projekt je zaměřen na problém základního systému prošlupního mechanismu tkacího stroje: brdový list nitěnka - osnova. Cílem práce je teoretická a experimentální analýza nového způsobu uložení nitěnky v rámu tkacího stroje s viskoelastickým dopadem na nosný drát. Práce bude směřována k získání informací o přínosech nového konstrukčního řešení a ověření životnosti součásti oproti současnému stavu. 19. Výzkum a vývoj zařízení na výrobu nanopřízí. Anotace: Projekt je zaměřen na problém zakrucování nanovlákenné hmoty při tvorbě nanopříze a na problematiku navíjení vyrobené nanopříze. Bude zkoumán vliv balónující příze při procesu zakrucování pomocí matematického modelu a simulačních nástrojů včetně experimentálního výzkumu. Dále budou zkoumány podmínky pro navíjení nanopříze na koncový návin, které zajistí minimální změnu vlastností nanopříze. K tomu bude navržen vhodný systém navíjení. Součástí projektu je návrh konstrukce zákrutového 9 prof. Ing. Ladislav Ševčík, doc. Dr. Ing. Ivan Mašín prof. Ing. Lubomír Pešík, doc. Ing. Vítězslav Fliegel, doc. Ing. Vítězslav Fliegel, doc. Ing. Martin Bílek, Ph.D. prof. Ing. Jaroslav Beran, KST KST KST KST KST KTS KTS

10 ústrojí a jeho optimalizace s cílem získat stejnoměrnou nanopřízi. 20. Mechanismus rozvádění příze rotorového dopřádacího stroje Anotace: Projekt je zaměřen na problém rozvádění příze na rotorových dopřádacích strojích při vysokých rychlostech předení. Součástí řešení je dynamická analýza stávajících rozváděcích mechanismů na základě sestavených matematických modelů. Návrh nové konstrukce rozváděcího mechanismu s využitím řízených pohonů a jeho praktické ověření. Optimalizace parametrů navrženého zařízení s cílem dosáhnout co nejvyšší rychlosti navíjení příze. 21. Analýza a optimalizace zařízení na výrobu nanovláken Anotace: Základem projektu je analýza procesu zvlákňování polymerních roztoků účinkem stejnosměrného i střídavého elektrického proudu. Problematika bude zejména zaměřena na analýzu intenzity elektrického pole a následnou tvarovou a materiálovou optimalizaci zvlákňovacích elektrod. Simulace elektrických polí bude verifikována experimenty. Cílem je poznání vlastností procesu zvlákňování a konstrukční optimalizace zařízení na výrobu nanovláken. 22. Optimalizace mechanismu pro předávání jehly šicího stroje při vysokých pracovních rychlostech Anotace: Dynamická analýza chování mechanismu otvírače kleštin jehly pomocí sestaveného matematického modelu. Experimentální analýza pohybu jehelní tyče. Součástí řešení je experimentální určení průpichových sil při procesu šití. Cílem řešení je snížení rázových sil při otvírání kleštiny pro uchopení jehly optimalizací parametrů mechanismu a snížení hladiny hluku. 23. Analýza a optimalizace procesů navíjení a odvíjení příze Anotace: Řešení je zaměřeno na analýzu a optimalizaci navíjecích a odvíjecích procesů vázaných na balónování příze. Sestavení matematických modelů přízového balónu. Simulace nestacionárních procesů navíjení a odvíjení příze. Analýza dynamického chování balónující příze. Optimalizace okrajových podmínek zkoumaných procesů na konkrétním textilním stroji s cílem minimalizovat rizika přetrhu a porušení stability procesu. 24. Uplatnění robot vision pro ztížené aplikace V současné době je běžná vizualizace technologické scény a využívání zpracovaného obrazu pro řízení činností v rámci robotizovaných technologických pracovišť. Zvládnutí aplikačních principů zpracování obrazu a jejich propojení s architekturou řídicích systémů robotů včetně jejich programování je základem pro úspěšnou aplikaci robot vision. Vysoce aktuálním problémem jsou aplikační úlohy robot vision spojené s parazitními reflexemi, např. pro sklářské aplikace. Teoretická část studia bude orientována na problematiku analýzy obrazu, metodiky vyhodnocení technologické scény, popis snímaných objektů dále na řízení pohonů, a začlenění do architektury řídicích systémů pomocí sběrnicových prvků. Studium bude vedeno s důrazem na zvládnutí fyzikálních principů snímací techniky, na využití optických senzorů a bezdrátové komunikace. V praktické části pak budou řešeny konkrétní úlohy zpracování a analýzy obrazu scén se 10 prof. Ing. Jaroslav Beran, prof. Ing. Jaroslav Beran, prof. Ing. Jaroslav Beran, prof. Ing. Jaroslav Beran, doc. Ing. František Novotný, KTS KTS KTS KTS KSR

11 ztíženými možnostmi zobrazení a definování objektů se zahrnutím vazeb na řídicí systémy a uplatněním v řízení robotů. Práce doktoranda bude vyžadovat zvládnutí fyzikálních principů optiky a snímací techniky, při současném porozumění metodice a softwarovým požadavkům na zpracování obrazu. Očekává se schopnost programování a invence doktoranda při praktickém řešení dílčích mechatronických úloh a vyhodnocování experimentálních výsledků v laboratoři. 25. Komunikace řídících systémů Současná robotizovaná pracoviště vyžadují plné zvládnutí komunikace distribuovaných řídících systémů, což je možné jen na základě znalostí architektury řídicích systémů robotů a manipulátorů, jejich programování a podmínek propojitelnosti kooperujících řídicích systémů. Dosažené výstupy budou využity při efektivním navrhování inteligentních systémů automatizačních linek s akcentem na možnosti synchronizace řízení robotů s rozdílnou platformou řídicího systému v náročných aplikačních úlohách. Teoretická část studia bude orientována na problematiku řízení pohonů, architektury řídicích systémů a sběrnicových prvků. Bude provedeno studium fyzikálních principů snímací techniky s důrazem na využití optických senzorů a bezdrátové komunikace. V praktické části budou řešeny konkrétní úlohy kooperace robotů v laboratoři robotiky s využitím moderních sběrnicových a senzorických subsystémů v systému řízení. Práce doktoranda bude vyžadovat systematické studium možností a porozumění mechatronickým aspektům pohonů, principům stavby a komunikace řídicích systémů a použité senzoriky. Očekává se invence doktoranda při ověřování využitelnosti získaných teoretických poznatků pro realizaci experimentálního robotizovaného pracoviště. 26. Mechanismy mobilních robotů pro pohyb po hladké vertikální ploše Mobilní roboty s přednostním pohybem po hladkých vertikálních stěnách vyžadují aplikaci efektivních struktur a pohonů, což vyžaduje připravenost doktoranda v oblasti mechaniky, v oblasti speciálních konstrukcí, pohonů a řízení. Dosavadní systémy upřednostňují přerušovaný, krokový pohyb mobilní platformy, což narušuje součinnost s připojenou technologickou nástavbou. Náplní disertace bude výzkum kinematického uspořádání s optimální schopností autonomního pohybu, s požadavkem na extrémní míru bezpečnosti, se schopností rozpoznat identifikovat a překonat stavební překážky na platformě robot vision. Součástí řešení bude realizace a ověřování funkčnosti modelového zařízení. Je předpoklad využívat při řešení podporu nadnárodní výrobní firmy a spolupráci v rámci projektu podporovaného EU. Doktorské studium bude vyžadovat od studenta invenci a vytrvalost při řešení konstrukčních a realizačních úloh a schopnost syntetického myšlení při komplexním hodnocení dosažených výsledků. 27. Speciální úchopné hlavice pro manipulaci se skla Konstrukce strojů z kompozitních materiálů je fenomén, který určuje vyspělost nejen dílů, modulů, ale i celých výrobků a složených soustav. Typickou aplikací jsou efektory průmyslových robotů. Zaměření disertace bude analyzovat možnosti využití kompozitních materiálů pro lehké konstrukce robotů, efektorů a periferních zařízení v oblasti průmyslového nasazení ve specifických podmínkách sklářské výroby. doc. Ing. František Novotný, doc. Ing. František Novotný, doc. Ing. František Novotný, KRS KSR KSR 11

12 Předpokládá se, že budou řešeny nové principy uchopování a držení objektů, hledány možnosti využití nových fyzikálních a konstrukčních principů, s akcentem na zvláštní vlastnosti manipulovaných objektů ze skla. Předpokládá se zaměření disertace na popis frikčně adhezních vlastností nových materiálů ve vztahu k objektu a okrajovým podmínkám (tlakové, teplotní, vlhkost, kontaminace apod). Náplní disertace bude podrobná analýza v oblasti teorie uchopování s důrazem na minimalizaci hmotnosti a dosažení vysokých dynamických parametrů manipulačního zařízení a s požadavkem na extrémní míru bezpečnosti. Budou hledány možnosti efektivního využití systémů robot vision pro manipulační úlohy s objekty vysokou úrovní parazitních reflexí. Předpokládá se, že součástí řešení bude realizace a ověřování funkčnosti efektorů na modelového zařízení. Je předpoklad využívat při řešení podporu renomované firmy a spolupráci v rámci projektu národního programu udržitelnosti. Doktorské studium bude vyžadovat od studenta invenci a vytrvalost při řešení konstrukčních a realizačních úloh a schopnost syntetického myšlení při komplexním hodnocení dosažených výsledků. 12

13 OBOR 2303V002 STROJÍRENSKÁ TECHNOLOGIE Téma disertační práce Školitel Katedra 1. Stanovení vlivu BH efektu na deformační schopnost vysoko-pevnostního materiálu MBW1900 Anotace: Materiál MBW 1900 patří do skupiny ultra vysoko pevnostních materiálů používaných pro tváření v automobilovém průmyslu a je určen pro výrobu bezpečnostních výztuh. Pro zajištění požadované funkce těchto dílů je nutná znalost změny mechanických a deformačních charakteristik v průběhu výroby a zejména vlivu tepelné zátěže při lakování karoserie automobilu. Cílem řešení disertační práce je stanovit vliv různých kombinací deformačního a tepelného zatížení na konečné výsledné mechanické vlastnosti testovaného materiálu. 2. Stanovení změny mechanických vlastností při cyklickém zatěžování. Anotace: Při návrhu technologických postupů tváření se dnes již běžně využívají numerické simulace. Zásadní vliv na přesnost výpočtu a co nejlepší korelaci výsledku simulace s praktickým lisováním do značné míry závisí na vhodné volbě výpočtového modelu a stanovení okrajových podmínek řešené úlohy. Cílem disertační práce je vypracovat metodiku pro získávání požadovaných vstupních dat pro definici materiálového modelu Yoshida, který umožňuje definici změny mechanických vlastností při opakovaném zatížení. Verifikace navrženého řešení bude provedena pomocí měření odpružení různých typů materiálu. 3. Stanovení korozní odolnosti tvářených dílů Anotace: V oblasti plošného tváření se používají různé druhy ochranných povlaků, jejichž cílem je zvýšit korozní odolnost. Korozní odolnost je ve většině případů hodnocena bez ohledu na technologii zpracování plechu. Cílem disertační práce je nalézt korelaci mezi technologickým postupem výroby tvářeného dílu a následnou korozní odolností. Korozní odolnost vybraných materiálů s různými ochrannými povlaky bude hodnocena při různých stupních přetvoření plechu a různých stavech napjatosti. 4. Výzkum kinetiky vzniku plastického lomu u vysoko pevnostních materiálů. Anotace: Rozvoj deformace a kinetika vzniku plastického lomu je u tvářených materiálů rozhodující pro definici mezního stavu deformace. Z hlediska tváření je důležitá znalost rozložení deformace v okolí trhliny, velikost gradientů deformace a rychlost deformace. Cílem disertační práce je výzkum deformačních dějů v oblastech nestabilních plastických deformací u různých typů pevnostních materiálů používaných v automobilovém průmyslu. Pro analýzu deformace budou využívány bezkontaktní systémy analýzy deformace ARAMIS a ARGUS. 5. Technologie ultrazvukového svařování polymerů plněných biomateriály Anotace: Největšího uplatnění v poslední době dosáhly kompozity se skleněnou vláknitou výztuží a polymerním (termoplastickým) pojivem (matricí). Stále větší tlak je však na používání kompozitních materiálů s přírodními, tzv. bioplnivy, které mají tvar vláken, avšak nepravidelného průřezu a délky. Práce bude 13 doc. Ing. Pavel Solfronk, Ph.D. doc. Ing. Pavel Solfronk, Ph.D. doc. Ing. Pavel Solfronk, Ph.D. doc. Ing. Pavel Solfronk, Ph.D. prof. Dr. Ing. Petr Lenfeld

14 zaměřena na použití různých typů přírodních materiálů jako plniv do termoplastických matric, kdy budou hodnoceny technologické možnosti svařování takto vyrobených materiálů jak z konstrukčního, tak i procesního hlediska. 6. Technologie kompresního vstřikování u kompozitů s CF plnivy Anotace: Stále více dílů z plastů je používána v automobilovém průmyslu s uhlíkovými plnivy. Cílem doktorské práce bude nalezení optimálních technologických podmínek pro zpracování polymerů s CF plnivy metodou compression molding, vyhodnocení chování a konečných a užitných kompozitů při zpracování touto metodou. 7. Výzkum vlivu technologických faktorů při technologii PIM Anotace: Technologie PIM je netradiční technologií pro výrobu kovových, keramických nebo jiných než plastových dílů. Konečné vlastnosti těchto výrobků závisí nejenom na technologických faktorech vstřikování, na volbě typu a druhu prášku, ale i na podmínkách vypalování a sintrace. Práce se bude zabývat výzkumem a hodnocením vybraných technologických faktorů procesu na konečné vlastnosti dílů z keramických a kovových prášků. 8. Vysokovýkonné svařování MIG slitin hliníku Anotace: Hliník je po oceli nejvíce svařovaný materiál a i přes rozvoj nových technologií zůstává MIG hlavní technologií jeho svařování. Produktivitu jeho svařování omezuje vysoký koeficient teplotní vodivosti. Rychlost svařování je limitována tuhnutím svarové lázně a klasické způsoby předehřevu komplikují automatizaci výroby. Předmětem práce je nalezení a vyzkoušení jiného způsobu vnesení tepla do svaru, potřebného k jeho kvalitnímu ztuhnutí při vyšších rychlostech svařování, který by neomezoval automatizaci výroby. 9. Sledování krystalizace a tuhnutí slitin mědi při různých metalurgických procesech Anotace: Způsob tuhnutí a krystalizace tavenin kovů výrazným způsobem ovlivňuje výsledné vlastnosti materiálů. Metalurgie slitin mědi je ovlivňována při tavení na vzduchu k naplynění vodíkem a také se projevuje vysoká tepelná vodivost mědi. K jeho snižování napomáhá správná volba metalurgického procesu. Použité látky, které zlepšují tavení jako jsou oxidační krycí přípravky. Práce bude zaměřena na analýzu vlivů, které působí na krystalizaci taveniny při jejím metalurgickém ošetření. Taveniny slitin mědi budou podrobeny rozborům a bude se s nimi nakládáno jako s roztoky. Slitiny mědi po jejich ztuhnutí a krystalizaci budou dále podrobeny strukturní analýze. Současně bude sledován vliv ochlazovacího účinku na strukturu slitin mědi a na jejich mechanické vlastnosti. Výsledky práce budou přispívat jak k teoretickým, tak praktickým poznatkům, které budou průmyslově využity. 10. Sledování slévárenských vlastností slitin mědi Anotace: Slitiny mědi jsou z komplexního slévárenského a metalurgického pohledu málo probádané soustavy. Vedle tuhnutí a krystalizace tavenin kovů, které je rozhodujícím činitelem pro výsledné vlastnosti vyráběných odlitků, jsou u slitin mědi málo známe vlastnosti, jako je zabíhavost, součinitel tuhnutí a další veličiny potřebné pro slévárenskou teorii i praxi. V současné době je možno uplatnit i jiné metody, které jsou 14 prof. Dr. Ing. Petr Lenfeld prof. Dr. Ing. Petr Lenfeld doc. Ing. Zdeněk Hudec, Ph.D. prof. Ing. Iva Nová, prof. Ing. Iva Nová,

15 technologicky odlišné od vysokotlakého lití odlitků, ale také jsou založeny na vlivu podmínek krystalizace tavenin pod tlakem, jako je metoda squeeze casting atd. Práce bude zaměřena na analýzu slévárenských vlivů na vybrané slitiny mědi, na způsoby krystalizace. Současně bude sledována struktura použitých materiálů ze slitin mědi dosažena za různých podmínek ochlazování a jejich vliv na mechanické vlastnosti vyrobených odlitků. Současně je předpoklad, že tuhnutí odlitků bude porovnáno se simulačním výpočtem pomocí software MAGMA 5. Výsledky práce budou přispívat, jak k teoretickým, tak praktickým poznatkům metalurgie slitin mědi. 11. Algoritmus a příslušný SW pro stanovení automatické smontovatelnosti výrobků Anotace: Sestavení algoritmu postupu stanovení dovolené úchylky vzájemné orientace montovaných součástí před jejich založením v montážní zóně automatického montážního systému pro nejběžnější případy sdružených montovaných ploch a různou pravděpodobnost dosažení této úchylky a porovnání její hodnoty s přesností disponibilních montážních systémů. 12. Formulace zásad projektování montážních systémů Anotace: Analýza stávajících montážních systémů určených k montáži výrobků různého určení a konstrukce v podmínkách různé sériovosti výroby a na základě této analýzy formulování obecných zásad navrhování montážních systémů pro různé výrobky v podmínkách různé sériovosti montáže se zvláštním zřetelem na automatické a automatizované montážní systémy a to speciální i pružné určené především pro operace, jejichž obsahem je technologická manipulace (zakládání spojené s geometrickým spojováním). 13. Vhodnost normalizovaných výrobků (součástí) k automatické montáži Anotace: Analýza konstrukčního řešení normalizovaných součástí a montážních jednotek z aspektu jejich vhodnosti k automatické montáži, resp. posouzení technologičnosti jejich konstrukce z hlediska automatické montáže ve vztahu k technologičnosti jejich konstrukce z hlediska jejich výroby, především obráběním a montáže ruční. Navrhované konstrukční úpravy, možnosti a důsledky jejich příp. realizace a implementace. 14. Povrchové šetření koncových měrek během kalibrace Anotace: Ke kalibraci koncových měrek jsou využívány dvě základní metody, které shrnuje mezinárodní norma EN ISO První z nich využívá pro kalibraci laserovou, případně vícevlnnou interferometrii (interferenční metoda). Koncová měrka (dále jen KM) je v tomto případě nasáta na referenční plochu a pomocí zvolené interferometrické techniky je měřena vzdálenost referenční plochy od volného čela koncové měrky (délka měrky). Druhá z metod je založena na porovnání délky kalibrované KM s délkou měrky referenční (komparační metoda). V tomto případě je využito oboustranné kontaktní měření pomocí inkrementálních snímačů délky. Práce by měla být orientována na studium obou výše popsaných metod a dále pak zejména na výzkum týkající se vyhodnocení kvality povrchů při obou metodách kalibrace. Plánováno je navržení a ověření nového systému pro bezkontaktní kalibrace KM. doc. Ing. Karel DUŠÁK, doc. Ing. Karel DUŠÁK, doc. Ing. Karel DUŠÁK, prof. Ing. Nikolaj GANEV, 15

16 15. Matematický model procesu broušení Anotace: Na katedře obrábění a montáže Technické univerzity v Liberci byl vytvořen simulační model procesu rovinného broušení obvodem kotouče. Předmětem řešení práce bude vytvoření nového modelu, který bude postaven jednak na poznatcích o technologii procesu obrábění a také na poznatcích z oboru nauky o materiálu a který bude zahrnovat deformační procesy v oblasti tvorby třísky při broušení i materiálové vlastnosti obrobku. 16. Výzkum vlivu řezných podmínek na jakost broušeného povrchu Anotace: V průmyslu existuje snaha neustále zvyšovat kvalitu technologických procesů. Rozhodující vliv přitom má také dokončovací technologie broušení. Cílem práce bude analyzovat technologické parametry, zejména řezné podmínky, podmínky orovnávání brousicích nástrojů, příp. účinky procesních kapalin a hodnotit jejich vliv na vlastnosti broušených strojních součástí. 17. Výzkum účinků procesních kapalin při broušení měkkých materiálů Anotace: V průmyslu existuje snaha neustále zvyšovat kvalitu procesních kapalin používaných při obrábění. Cílem práce, která bude řešena v souvislosti s výzkumným projektem, bude analyzovat technologické parametry a vlastnosti obráběných součástí po broušení a přispět tak k vývoji nových procesních kapalin, které budou při obrábění garantovat ekonomickou efektivitu i ekologická hlediska. 18. Výzkum procesních kapalin pro universální použití při obrábění Anotace: V průmyslu existuje snaha zvyšovat kvalitu a trvanlivost univerzálních procesních kapalin pro obrábění. Cílem disertační práce bude zvýšení trvanlivosti těchto procesních kapalin pro univerzální použití. 19. Použití jevu akustické emise ke studiu zbytkových napětí Anotace: Zbytkové napětí je takové napětí, které je v materiálu přítomno i po odstranění vnějších působících sil. U feromagnetických látek po přiložení vnějšího magnetického pole dochází k magnetizaci, která je spojena s pohybem doménových stěn. Odpor v pohybu doménových stěn je kladen stavem povrchové vrstvy, tedy zbytkovým napětím. Přiloženým magnetickým polem vynucený pohyb doménových stěn vyvolává odpovídající elastickou napěťovou vlnu, která může být snímána snímačem akustické emise. Výsledky analýzy signálu akustické emise jsou schopny podat informaci o stavu povrchové vrstvy. Daná práce by měla být orientována na hledání bližších vztahů a sounáležitostí mezi budícím signálem, změřeným signálem a stavem povrchové vrstvy. Součástí práce by měl být i výběr a návrh vhodného budícího elektromagnetického zařízení (vysílače) a snímače akustické emise. 20. Aktivní kontrola procesu obrábění pomocí jevu akustické emise Anotace: Postupné opotřebovávání řezného nástroje během procesu řezání ovlivňuje stav a kvalitu obrobku, proto je aktivní sledování stavu řezného nástroje nezbytné. Obrábění je děj dynamický a účinná kontrola (monitoring) procesu by měla vést k následným korekcím v řízení procesu s minimální časovou prodlevou. Při znalosti vybraného technologického procesu by mohla být v řízení přínosem i částečná 16 doc. Ing. Jan JERSÁK, doc. Ing. Jan JERSÁK, Prof. Ing. Alexey POPOV, DrSc. Prof. Ing. Alexey POPOV, DrSc. Prof. Ing. Jan ŽIŽKA, Prof. Ing. Jan ŽIŽKA,

17 predikce stavu řezného nástroje, která by umožnila včasnou výměnu nástroje. Práce by měla být orientována na studium fyzikálních veličin, výběr a umístění vhodných převodníků, tak aby negativně neovlivňovaly proces obrábění. Dále získat teoretické a empirické poznatky k vytvoření rozhodovací jednotky identifikující stav řezného nástroje. 17