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

prof. Ing. Jiří Burša, Ph.D.

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

   Mechanismus přenosu zvuku lidským uchem tzv. vzdušnou cestou 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 zvukových signálů z vnějšího prostředí do oblasti vnitřního ucha. http://www.wadalab.mech.tohoku.ac.jp/FEM_mid-e.html ; http://ctl.augie.edu/perry/ear/hearmech.htm http://emedicine.medscape.com/article/836360-overview

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

2. 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 lidského 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. Výsledky budou konfrontovány s výsledky audiologických vyšetřeních pacientů

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

3. Řešení hluku počítačů pomocí modelování MKP

   1. Vypracování rešerše o současně používaných protihlukových opatření (snižování počtu otáček větráků v závislosti na okamžitém výkonu počítače, změna tvaru lopatek a průměru větráků, krytování větráků, používání pryžových podložek apod.) 2. Odladění 3D konečnoprvkového modelu struktur uvnitř standardního PC. 3. Výpočet akustického pole uvnitř počítače a hluku vyzařovaného z počítače 4. Návrh protihlukových opatření zaměřených na optimální umístění chladicích větráků, optimální umístění výstupních otvorů chlazení a optimální strukturu a umístění zvukoizolačních vrstev http://www.root.cz/serialy/pocitac-bezici-vetrajici-spici/ http://www.pctuning.cz/

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

4. 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.

5. Využití metod počítačové geometrie v plánování pohybu robotu

   Rešerše a studium publikovaných prací z oblasti plánování trasy robota (robot motion planning) ve scéně s překážkami. Předpokládají se statické i dynamické překážky obecných tvarů, znalost scény nemusí být deterministická a při pohybu je třeba uvažovat i rozměry robota a omezení při jeho pohybu (změna směru, otáčení apod.). Aplikace moderních metod počítačové geometrie a jejich struktur (Voroného diagramy, Delaunayho triangulace, grafy viditelnosti) a stochastických heuristických metod s podporou přibližného usuzování. Implementace algoritmů pro 2D i 3D scénu a různé konstrukce robotů. Analytické vyjádření časové složitosti navržených algoritmů a porovnání jejich efektivity v závislosti na problémově specifických omezujích podmínkách (např. pohyb pouze v 8 směrech) a rozsahu datových struktur.

   Školitel: Šeda Miloš, prof. RNDr. Ing., Ph.D.