Témata doktorských disertačních prací pro akademický rok 2018/2019 ve studijním oboru Dopravní prostředky a infrastruktura

Transkript

1 Témata doktorských disertačních prací pro akademický rok 2018/2019 ve studijním oboru Dopravní prostředky a infrastruktura Katedra dopravních prostředků a diagnostiky (KDPD) Téma č. 1: Metodika hodnocení dynamických účinků kolejového vozidla na kolej Školitel: doc. Ing. Jaromír Zelenka, CSc. Školitel specialista: Ing. Tomáš Michálek, Ph.D. Forma studia: prezenční Cílem disertační práce bude vytvoření metodiky hodnocení dynamických účinků různých typů kolejových vozidel provozovaných na infrastruktuře SŽDC. Řešení práce bude provedeno metodou počítačových simulací se zohledněním nejmodernějších přístupů. Téma č. 2: Návrh výpočtových modelů pro simulace dynamických stavů zatěžování pneumatik Školitel: doc. Ing. Jan Krmela, Ph.D. Cílem je navrhnout výpočtové modely ve vybraném programu na bázi metody konečných prvků, které budou simulovat dynamické provozní stavy zatěžování pneumatik a budou dávat adekvátní výsledky. Verifikace bude probíhat měřením na dynamickém zkušebním zařízení. Design of computational models of dynamic states simulation for car tire loading The aim is to design computational models in a selected program based on the finite element method, which will simulate dynamic operating conditions of tire loading and give adequate results. Verification will take tests on a tire dynamic test machine. Téma č. 3: Návrh metody pro hodnocení experimentálních dat z dynamického zkušebního zařízení pro pneumatiky pro účely predikce zatěžování Školitel: doc. Ing. Jan Krmela, Ph.D. Cílem je navrhnout metodu pro hodnocení experimentálních dat za účelem predikce dynamického zatěžování pneumatiky a tuhostních parametrů. Výstupem bude také matematický vztah, který na základě rychlosti automobilu, tlaku huštění, kontaktní plochy, geometrie pláště a jiných parametrů dokáže predikovat chování odvalující se pneumatiky.

2 Design of a method for evaluating of experimental data from a dynamic tire test machine for tire loading prediction The aim is to propose a method for the evaluation of experimental data in order to predict dynamic tire loading and stiffness parameters. The output will also be a mathematical relationship that can predict the behavior of the rolling tire based on vehicle speed, inflation pressure, contact surface, casing geometry and other parameters. Téma č. 4: Matematický popis zatěžovacích stavů pneumatik ve vztahu k použitým materiálům s experimentálním ověřením Školitel: doc. Ing. Jan Krmela, Ph.D. Cílem je nalézt matematický popis (vztah) mezi zatížením a deformací pláště, pomocí kterého bude možné vyjádřit různé statické a dynamické zatěžovací stavy pneumatik se zahrnutím materiálových parametrů jednotlivých částí pláště, tlaku huštění a geometrie pláště. Experimentální ověření bude provedeno měřením na statickém a dynamickém adhezoru. Mathematical description of tire loading states in relation to used tire casing materials with experimental verification The aim is to find a mathematical description of the relationship between load and deformation of the tire casing, which will help to express the various static and dynamic tires states with include the material parameters of the individual tire casing parts, the tire inflation pressure and the geometry of the tire casing. Experimental verification will be done by measuring on static and dynamic test machines. Téma č. 5: Vytvoření počítačového programu pro získání tuhostí pneumatik pro automobily na základě materiálových, geometrických a jiných parametrů plášťů pneumatik Školitel: doc. Ing. Jan Krmela, Ph.D. Cílem je vytvoření počítačového programu pro získání tuhostních parametrů pneumatiky. Vstupními údaji do programu jsou materiálové parametry částí pláště pneumatiky se zahrnutím materiálových modelů pro elastomery, provozní podmínky, experimentální údaje z dynamických testů aj. Verifikace bude probíhat experimenty na dynamickém adhezoru. Computer program formation to obtain stiffness of car tires from the aspect of material, geometry and other tire casing parameters The aim is creation of a computer program to obtaining tire stiffness. Input data into the program are material parameters of each individual tire casing parts with include material models of elastomers, operating conditions, experimental data from dynamic tests etc. Verification will be done on based results from tests on dynamic test machine.

3 Téma č. 6: Měřicí systém svislých silových účinků v kontaktu kolo - kolejnice Školitel: prof. Ing. Bohumil Culek, CSc. Forma studia: prezenční Cílem práce je návrh nového způsobu měření sil Q. Práce bude zaměřena na: - analýzu svislých silových účinků (radiální síly Q) v kontaktu kolo-kolejnice v souvislosti s deformační odezvou kola - možnost spojitého měření sily Q na základě měření deformací kola (využití tenzometrie) - tvar výstupního signálu měřené síly Y v kontextu s eliminací parazitních vlivů (vliv příčných silových účinků, vliv tangenciálních silových účinků, vliv změny teploty, vliv odstředivých sil) - řešení on-line stanovení sil Q v reálných provozních podmínkách. K řešení budou použity: - výpočty MKP k vytvoření simulačního modelu deformací kola od sil Y - dosud existující experimentální výsledky z měření deformací kotouče kola - vlastní experimenty na testovacím zařízení DFJP. Téma č. 7: Měřicí systém podélných silových účinků v kontaktu kolo kolejnice Školitel: prof. Ing. Bohumil Culek, CSc. Forma studia: prezenční Cílem práce je návrh nového způsobu měření sil FT. Práce bude zaměřena na: - analýzu podélných brzdných, respektive tažných silových účinků (tangenciální síly F T ) v kontaktu kolo-kolejnice v souvislosti s výzkumem adhezních vlastností - možnosti spojitého měření sil F T pomocí na základě měření deformací kola (využití tenzometrie) - tvar výstupního signálu měřené síly F T v kontextu s eliminací parazitních vlivů (vliv příčných silových účinků, vliv svislých silových účinků, vliv změny teploty, vliv odstředivých sil) - řešení problému on-line stanovení sil F T v reálných provozních podmínkách. K řešení budou použity: - existující, případně vlastní výpočty MKP deformací kotouče kola od sil F B - dostupné experimentální výsledky z měření deformací kotouče kola - vlastní experimenty na testovacím zařízení DFJP. Téma č. 8: Měřicí systém příčných silových účinků v kontaktu kolo kolejnice Školitel: prof. Ing. Bohumil Culek, CSc. Forma studia: prezenční Cílem práce je návrh nového způsobu měření sil Y. Práce bude zaměřena na: - analýzu příčných silových účinků (vodící síly Y) v kontaktu kolo-kolejnice v souvislosti s deformační odezvou kola - možnost spojitého měření sily Y na základě měření deformací kola (využití klasické odporové tenzometrie) - tvar výstupního signálu měřené síly Y v kontextu s eliminací parazitních vlivů (vliv svislých silových účinků, vliv tangenciálních silových účinků, vliv změny teploty, vliv odstředivých sil) - řešení on-line stanovení sil Y v reálných provozních podmínkách. K řešení budou použity: - výpočty MKP k vytvoření simulačního modelu deformací kola od sil Y - dosud existující experimentální výsledky z měření deformací kotouče kola - vlastní experimenty na testovacím zařízení DFJP.

4 Katedra dopravního stavitelství (KDS) Téma č. 9: Stanovení životnosti ocelových konstrukcí Školitel: doc. Ing. Bohumil Culek, Ph.D. Cílem práce bude vytvoření metodiky hodnocení únavové životnosti pomocí zvolené hypotézy kumulace únavového poškození obecného konstrukčního detailu s ohledem na způsob namáhání kritické místa. Obsah: - zpracování přehledové zprávy o stávajících metodách hodnocení únavové životnosti s ohledem na teorii kumulace únavové poškození, definovaní silných a slabých stránek jednotlivých teorií a hypotéz, - definování vhodného/vzorového konstrukčního detailu s ohledem na možnost praktického porovnání zvolených metod hodnocení únavové životnosti, - výpočet životnosti dle jednotlivých hypotéz zvoleného konstrukčního detailu, - provedení experimentálních únavových zkoušek, - analýza dosažených výsledků (porovnání teoretických výsledků dle jednotlivých hypotéz a výsledků dosažených experimentálně), - vytvoření metodiky stanovení únavové životnosti dle výsledků analýzy, - verifikace vytvořené metodiky na zvolené reálné konstrukci. - Téma č. 10: Stanovení únavové křivky nedestruktivní metodou Školitel: doc. Ing. Bohumil Culek, Ph.D. Cílem práce je vypracovat metodiku stanovení materiálových charakteristik únavové křivky pomocí nedestruktivní metody, tuto metodiky verifikovat experimentálním zkoušením. Obsah: - statistické srovnání různých přístupů zkoušení materiálových charakteristik při stanovení únavových křivek, - návrh metodiky stanovení únavové křivky konstrukčního uzlu pomocí nedestruktivní metody, - využití počítačových modelů pro stanovení únavové životnosti ocelových konstrukcí, - ověření metodiky experimentálním zkoušením. Fatigue curve determination using non-destructive method Aim is to develop a methodology for determination of material characteristics of the fatigue curve by non-destructive method, to verify this methodology by experimental testing. Content: - statistical comparison of different approaches to determination of the material characteristics as parameters of fatigue curves, - proposal of methodology for determination of the fatigue curve of the construction node by means of a non-destructive method, - use of computer models and simulations to determine fatigue life of steel structures, - verification of the methodology by experimental testing.

5 Téma č. 11: Ochrana nosných konstrukcí inženýrských staveb proti extrémním teplotním namáháním Školitel: doc. Ing. Vladimír Doležel, CSc. Vývoj nových kompozitních materiálů na základě alkalických reakcí. Bude se jednat o rozsáhlé měření odolnosti vysokohodnotných betonů a geopolymerních betonů odolávajících dynamickým účinkům a vysokým teplotním zatížením. Téma č. 12: Modelové posouzení podzemních liniových staveb velkého rozpětí Školitel: doc. Ing. Vladimír Doležel, CSc. Jedná se o zhotovení fyzikálních modelů podzemních staveb velkých rozpětí, zejména v podpovrchové dopravě v centrech městských aglomerací. Analýza bude zaměřena na spolehlivost obezdívky podzemních staveb velkých rozpětí a jejího spolupůsobení s okolním geotechnickým prostředím. Téma č. 13: Analýza a posouzení nejčastěji se vyskytujících vad na dálnicích v ČR Školitel: doc. Ing. Vladimír Doležel, CSc. Těžiště práce bude spočívat v diagnostice dopravních liniových staveb, jako jsou zemní tělesa silničních a železničních komunikací, tunely, mosty apod. V rámci řešení se předpokládá, že budou navrženy, vyvinuty a posouzeny nové kompozitní materiály vhodné pro případnou opravu výše uvedených staveb. Téma č. 14: Návrh mostního prefabrikátu z předpjatého betonu pro mosty na pozemních komunikacích větších rozpětí Školitel: doc. Ing. Jiří Pokorný, CSc. Návrh vhodného příčného řezu s možnosti využití předpjatého betonu s volnými kabely a vytvoření typového podkladu pro možné využití v praxi včetně komplexního výpočtu. Téma č. 15: Nové způsoby výpočtu zatížitelností mostu z betonu a předpjatého betonu Školitel: doc. Ing. Jiří Pokorný, CSc. Cíl práce je zaměřený na vytvoření metodiky výpočtu zatížitelnosti mostu z betonu a předpjatého betonu podle současných předpisů a norem. V minulosti se problematika zatížitelnosti mostů řešila podrobným statickým výpočtem, kombinovaným statickým výpočtem nebo způsoby podle zvláštních předpisů.

6 Katedra mechaniky, materiálů a částí strojů Téma č. 16: Vícefázové oceli pro konstrukci bezpečnostních prvků dopravních prostředků. Školitel: prof. Ing. Eva Schmidová, Ph.D. Práce bude zaměřena na výzkum v oblasti pokročilých vysokopevných ocelí, aplikovaných, popř. s perspektivou pro aplikaci pro konstrukci bezpečnostních prvků dopravních prostředků. Těžištěm práce budou analýzy chování materiálů v závislosti na rychlosti deformace, citlivosti na vnitřní imperfekce podle kritérií lomové mechaniky. Kompletní materiálové analýzy budou nástrojem pro výzkum podstaty probíhajících procesů zpevnění, limitace plasticity apod. Multiphase Steels for Transport Means Safety Parts The doctoral work will be focused on research in the field of advanced high-strength steels, applied for transport means passive safety parts. The analyses of material processes, under influence of the high strain rate and internal imperfections according the fracture mechanics parameters, will be the main part of the work. Complex material analyses will be used for research of included strengthening and plasticity processes. Téma č. 17: Energiové předúpravy povrchů kovových materiálů pro lepení při stavbě vozidel Školitel: doc. Ing. Pavel Švanda, Ph.D. Jedná se o předúpravu a hodnocení povrchů kovových materiálů pro lepení využitelné ve stavbě dopravních prostředků. Práce by se skládala z vytipování možných energiových metod předúpravy povrchů. Praktická část by se zabývala hodnocením takto připravených povrchů a jejich vliv na pevnost a životnost lepených spojů. Bylo by prováděno hodnocení kvality povrchů a charakterizace lepených spojů. Physical energy pretreatment of metallic materials for glue joint at transport vehicle contruction Aim of this work is to study of pretreatment of metallic surface by physical energy for glue joints. The surface pretreatment may be usage at transport vehicle manufacturing. Theoretical part of study will be target the selection of suitable pretreatments. In practical part of study will be evaluate the surface state before and after pretreatments. In the work will be study the strength of prepared glue joints ant their stability during service life.

7 Katedra elektrotechniky, elektroniky a zabezpečovací techniky v dopravě Téma č. 18: Optimalizace pohonné a napájecí jednotky pro akumulátorová vozidla Školitel: prof. Ing. Jaroslav Novák, CSc. Sestavení přehledu koncepcí pohonných a napájecích jednotek se střídavými elektromotory pro silniční i kolejová akumulátorová vozidla. Rozbor vlastností jednotlivých koncepcí pohonných a napájecích jednotek pro vozidla z hlediska účinnosti, zástavbových rozměrů, hmotnosti, robustnosti a ceny. Simulační výpočty a experimenty s vybranými typy elektrických pohonných a napájecích jednotek se střídavými elektrickými motory. Návrh optimalizované pohonné jednotky s ohledem na použití v kolejovém nebo silničním vozidle pro regionální dopravu s akumulátorovým napájením Téma č. 19: Nepřímá mikrovlnná holografie pro bezpečnostní zobrazovací systémy v dopravě Školitel: prof. Ing. Vladimír Schejbal, CSc. Školitel specialista: Ing. Dušan Čermák, Ph.D. Základní teorie nepřímé mikrovlnné holografie. Jak ji lze využít pro určení vzdáleného pole antény a pole v apertuře antény. Analýza použití jak pro rovinné, tak i cylindrické snímání. Analýza pro antény s průměrným ziskem se širokým prostorovým spektrem a zobrazení skrytých kovových a dielektrických předmětů. Použití pro bezpečnostní zobrazovací systémy v dopravě. Indirect Microwave Holography for Transport Security Imaging Systems The basic theory of indirect microwave holography and how it can be used for the determination of antenna far field patterns and the reconstruction of antenna aperture fields. Analyses how the technique can be used for both planar scanning and cylindrical scanning. Measurement analyses for medium gain antennas of wide spectral extent and imaging of concealed metal and dielectric objects. Utilization for transport security imaging systems. Téma č. 20: MIMO antény pro komunikace v dopravě Školitel: prof. Ing. Vladimír Schejbal, CSc. Školitel specialista: Ing. Dušan Čermák, Ph.D. Základní teorie anténních řad, zejména MIMO antén. Nové technologie jako např. 5G, UWB, IoT a automobilové aplikace s uvážením různých problémů jako je elektromagnetická kompatibilita, elektromagnetické interference a elektromagnetická susceptibilita. MIMO Antennas for Transport Telecommunications The basic theory of antenna arrays, especially MIMO antennas. The new technologies such as 5G, UWB, IoT and automotive applications considering various issues such as electromagnetic compatibility, electromagnetic interferences and electromagnetic susceptibilities.

8 Téma č. 21: Systémy zobrazení informací s požadovanou úrovní integrity bezpečnosti pro bezpečnostně kritické aplikace v železniční dopravě Školitel: Ing. Jan Ouředníček, Ph.D. - Specifikace oblastí použití systémů pro zobrazení informací s požadovanou úrovní integrity bezpečnosti (tj. systémy bezpečného zobrazení) má se jednat o použití v prostředí železničních zabezpečovacích systému - Dostupné technologie jak již používané tak i potenciálně využitelné pro bezpečné zobrazení informací sestavení přehledu a popis technických principů s dosaženou / deklarovanou úrovní integrity bezpečnosti jejich funkcí resp. s vlastnostmi, které jsou pro realizaci systému bezpečného zobrazení relevantní. - Analýza použitých technických principů a jejich kritické zhodnocení z hlediska uplatnitelnosti v systémech bezpečného zobrazení pro určitou úroveň integrity bezpečnosti v kontextu oblasti použití. - Koncepce a návrh HW i SW architektur systémů bezpečného zobrazení optimalizovaných pro danou oblast použití. Zohlednění více variant řešení podle klíčových kritérií požadovaná integrita bezpečnosti funkcí, dostupnost technologií a náklady na jejich zajištění a implementaci, provozní podmínky (včetně ergonomie, fyzikálních a klimatických podmínek, EMC). - Realizace dílčích částí popř. celých kompletů navržených architektur pro ověření a zhodnocení jejich vlastností.