Doktorský studijní program se tematicky zaměřuje na mechaniku těles, biomechaniku a mechatroniku.

1. Analýza a počítačové modelování jevu "hučení v uších" - tinnitus.

   Tinitus je nežádoucí a nepříjemný jev, který se dá charakterizovat jako hučení nebo pískání v uších. Cílem studia bude definovat tento nežádoucí jev a modelovat jej pomocí MKP.

   Školitel: Mišun Vojtěch, doc. Ing., CSc.

2. Analýza hluku počítačů

   Práce bude zaměřena na: 1. Podrobnou rešeršní studii týkající se příčin hluku počítačů a možností jejich odstranění 2. Pro vytypovaný počítač bude odladěn konečnoprvkový model umožňující výpočet generovaného hluku 3. Bude proveden výpočet hlukového pole generovaného počítačem (systém Ansys, Sysnoise popř. SEADS). Bude provedeno testování účinnosti možných protihlukových opatření (aplikace absorpčních povrchů, vliv počtu otáček, změna tvaru lopatek a průměru větráků, krytování větráků apod. 4. Na základě získaných zkušeností budou dána doporučení pro možná protihluková opatření u počítačů

   Školitel: Pellant Karel, doc. RNDr., CSc.

3. Analýza hluku výtahů

   Častým problémem obytných domů je obtěžování hlukem výtahu, tento problém je přitom obzvlášť aktuální v souvislosti se současně prováděnými rekonstrukcemi výtahů podle předpisů EU. Hladiny hluku v obytných místnostech sousedících se strojovnou popř. šachtou výtahu závisí hlavně na hodnotách vyzařované akustické energie do vzduchového prostoru strojovny a do základové konstrukce uchycení motoru, významnou roli však také hraje uspořádání okolních stavebních konstrukcí. Cílem práce je diskuse zavádění možných protihlukových opatření - užití pryžových podložek pod rotující části a pod dorazy pojezdů, obkládání stěn místnosti strojovny výtahu, používání protihlukových krytů motorů apod. Jednou z možností jak analyzovat účinnost navrhovaných protihlukových opatření je použití matematického modelování. Pro tento účel se předpokládá aplikace metody SEA (statistická energetická analýza) a MKP (metoda konečných prvků).

   Školitel: Pellant Karel, doc. RNDr., CSc.

4. Analýza náhradních zdrojových hlasů po laryngektomii (odstranění hlasivek)

   Po totální laryngektomii jsou hlasivky chirurgicky odstraněny, takže pacientům není dodáván zdrojový hlas do vokálního traktu. Cílem studia budou početně i experimentálně analyzovány různé konstrukční varianty a úpravy náhradních hlasivek, analýza jejich spekter a umístění ve vhodném místě vokálního traktu.

   Školitel: Mišun Vojtěch, doc. Ing., CSc.

5. Analýza vlastností prvků synchronního generátoru na jeho mechanické chování

   Cílem práce je analýza vlivu jednotlivých částí synchronného generátoru na jeho mechanické chování a nalezení vhodného výpočtového modelu který by dostatečně přesně toto chování popisoval.

   Školitel: Ondrůšek Čestmír, doc. Ing., CSc.

6. Aplikace MKP při řešení problémů mechaniky lidského ucha - zaměření na implementaci středoušních protéz

   Přenos zvuku lidským uchem lze studovat na MKP modelech. Při přerušení řetězce středoušních kůstek jsou v současné době aplikovány protézy zajišťující mechanické propojení bubínku a fluidního prostředí vnitřního ucha. Cílem práce je analýza vlivu místa uchycení, způsobu uchycení a fyzikálně-mechanických vlastností protézy na frekvenčně závislý přenos signálů z vnějšího zvukovodu do oblasti vnitřního ucha.

   Školitel: Pellant Karel, doc. RNDr., CSc.

7. Aplikace MKP při řešení problémů mechaniky lidského ucha-zaměření na implementaci sluchadel

   Dnešní úroveň výpočetní techniky a programového vybavení umožňuje s dostatečnou přesností analyzovat a početně simulovat mechanismus přenosu zvuku ze zevního prostředí až do místa smyslového vnímání zvuku. Pro vlastní matematické modelování jsou hlavně používány metody konečných a hraničních prvků, které umožňují provádět studium přenosových vlastností lidského ucha s uvážením všech fluid-strukturních interakcí. Kompletní konečnoprvkový model lnormálního idského ucha je na ÚMTMB již vyvinut. Cílem této práce je upřesnění tohoto modelu a využití tohoto pro modelování šíření zvuku při aplikaci různých typů ušních sluchadel.

   Školitel: Pellant Karel, doc. RNDr., CSc.

8. Aplikace MKP při řešení problémů mechaniky lidského ucha-zaměření na ušní chirurgii

   Z lékařského hlediska je důležitá úloha zjišťování vlivu některých ušních onemocnění na sluch a predikce účinnosti prováděných chirurgických zásahů. Tuto úlohu lze počítačově simulovat pomocí matematického modelování MKP. Cílem práce je sledování změn v přenosové charakteristice mechanické soustavy lidského ucha na matematických modelech simulujících důsledky plánovaných chirurgických zásahů. Výsledky modelování budou konfrontovány s výsledky audiologických vyšetření pacientů.

   Školitel: Pellant Karel, doc. RNDr., CSc.

9. Kritéria životnosti pri biaxiálním únavovém namáhání

   Vetšina konstrukcních elementu je namáhána zpusobem znacne odlišným od stavu homogenní jednoosého zatežování v tahu-tlaku, které je typické pro laboratorní testy únavové životnosti. Proto se stále casteji ve svete používají dvojosé únavové zkoušky materiálu, zejména kombinace ohybu a krutu, které spolu s jednoosými testy poskytují dostatecne relevantní soubor dat. V posledních letech došlo k výraznému rozšírení a zdokonalení kritérií na bázi mechaniky kontinua, používaných k výpoctum únavové životnosti. Existuje tedy široké pole k jejich overování a aplikaci. V Ceské republice je však zatím tento výzkum v pocátecním teoretickém i experimentálním stadiu. Obsahem práce je aplikace kritérií životnosti pri víceosém kmitavém namáhání v ohybu a krutu na predikci lomového procesu kovových materiálu a jejich vzájemné srovnání. Práce budou probíhat za podpory grantového projektu GACR. Výsledky výzkumu prispejí ke zdokonalení výpoctu životnosti pri víceosém únavovém zatežování. Predpokládá se úcast na svetových konferencích, seminárích a letních školách k problematice víceosé únavové životnosti a lomové mechanice.

   Školitel: Pokluda Jaroslav, prof. RNDr., CSc.

10. Modelování mechanicko-akustických vlastností kochley.

    Kochlea slouží k transformaci akustických vjemů na elektrické signály, které jsou pak dále vedeny do mozku. Cílem studia bude počítačové modelování struktury systému kochley tak, aby model zajišťoval transformaci akustických vjemů na vibrace bazilární mebrány. Využit bude princip běžící akustické vlny podél bazilární membrány.

    Školitel: Mišun Vojtěch, doc. Ing., CSc.

11. Pevnostní optimalizace struktury kompozitního materiálu u vybraného strojního dílu.

    Pevnostní optimalizace kompozitní materiálové struktury vybrané strojní části.

    Školitel: Vrbka Jan, prof. RNDr. Ing., DrSc., dr. h. c.

12. Simulace dynamiky rozvodového mechanismu jako modul virtuálního motoru

    Aplikace matematického modelování pro účely rozvodového systému motoru UŘ3 traktoru Zetor. Pro tento účel budou aplikoványsystémy Pro-engineer Wildfire3, MSC Adams a CFD Fluent. Maximální výkon motoru a únosné namáhání motoru rázovými silami budou používány jako hlavní kritéria navrženého optimálního načasování časování ventilů. Výsledky modelování budou ověřeny experimentálně pomocí laserové interferometrie. Pro tento účel bude kompletován funkční model válce motoru a rozvodového mechanismu.

    Školitel: Pellant Karel, doc. RNDr., CSc.

13. Spektrální vlastnosti basilární membrány v kochley vnitřního ucha

    Bazilární membrána v kochley zajišťuje dekompozici přijímaného signálu na jednotlivé frekvenční složky. Tato funkce může být zajišťována v důsledku speciálních spektrálních a modálních vlastností bazilární membrány. Úkolem studia bude konečno-prvkové počítačové modelování struktury bazilární membrány.

    Školitel: Mišun Vojtěch, doc. Ing., CSc.

14. Teoretické a experimentální studium šíření lomu v mikrovrstevnatých kompozitech s obecně anisotropními vrstvami

    Mikrolaminátové systémy představují velmi atraktivní třídu mikrostruktur konstrukčních materiálů díky přirozené tendenci řady materiálů vytvářet vrstevnaté struktury a díky tomu, že vrstvení materiálů představuje velmi účinný mechanismus pro růst houževnatosti. Mikrolaminátové struktury se využívají v řadě pokročilých aplikací jako např. MEMS. Cílem disertační práce je vytvoření výpočtového modelu šíření trhliny napříč mikrovrstev. Zvláštní pozornost bude věnována analýze přechodu trhliny přes ostré rozhraní při uvážení vlivu residuálních napětí v jednotlivých vrstvách. Pro stanovení lomově mechanických parametrů bude využita koncepce Bettiho recipročního teorému v kombinaci s MKP. V případě gradientních přechodů mezi vrstvami bude předchozí postup dále rozšířen o nové speciální postupy řešení. Teoretické výsledky budou srovnávány s experimentálními daty naměřenými v Ústavu fyziky materiálů AVČR. Předpokládá se rovněž využití výsledků molekulárních simulací rozhraní prováděných na Universitě v Lundu, Švédsko.

    Školitel: Kotoul Michal, prof. RNDr., DrSc.

15. Výpočtové modely pro stanovení lomově mechanických parametrů trhlin na rozhraní pokročilých keramických materiálů

    Cílem práce je studium šíření trhlin podél rozhraní kompozitních materiálů tvořených keramickou matricí zpevněnou různým typem vláken a částic, včetně piezočástic poskytujících selfdiagnostickou funkci. Rozhraní budou mít charakter jak náhlého přechodu, tak přechodu s gradientní vrstvou. Pro gradientní přechody budou navrženy mikromechanické modely. V rámci disertace bude vytvořen výpočtový model MKP na principech dvouparametrové lineární lomové mechaniky. Teoretické výsledky budou srovnávány s experimentálními daty naměřenými v Ústavu fyziky materiálů AVČR. Předpokládá se rovněž využití výsledků molekulárních simulací rozhraní prováděných na Universitě v Lundu, Švédsko.

    Školitel: Kotoul Michal, prof. RNDr., DrSc.