Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
studijní program
Fakulta: FSIZkratka: D-KPI-PAk. rok: 2021/2022
Typ studijního programu: doktorský
Kód studijního programu: P0715D270017
Udělovaný titul: Ph.D.
Jazyk výuky: čeština
Akreditace: 18.2.2020 - 18.2.2030
Forma studia
Prezenční studium
Standardní doba studia
4 roky
Garant programu
prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.
Oborová rada
Předseda :prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.Člen interní :doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D.doc. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D.doc. Ing. Jaroslav Juračka, Ph.D.prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D.prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c.prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D.doc. Ing. Petr Blecha, Ph.D., FEng.Člen externí :Ing. Jan Čermák, Ph.D., MBAprof. Ing. Pavel Hutař, Ph.D.
Oblasti vzdělávání
Cíle studia
Hlavním cílem doktorského studia ve studijním programu Konstrukční a procesní inženýrství je, v souladu se zákonem o vysokých školách, výchova vysoce kvalifikovaných a vzdělaných odborníků, kteří jsou schopni samostatné vědecké, výzkumné a tvůrčí činnosti v oblastech konstrukčního a procesního inženýrství. Studium poskytuje absolventům patřičné znalosti a dovednosti, které umožňují vykonávat tyto činnosti v akademických i aplikačních institucích na mezinárodně požadované a standardizované úrovni. Důraz je kladen na poskytnutí potřebných teoretických znalostí a praktických zkušeností z oblasti tématu doktorského studia. Intenzivně je podporováno rovněž získání zkušeností ze zahraničních výzkumných pracovišť. Studijní program je koncipován svým zaměřením a obsahem tak, aby v maximální míře uspokojoval nároky a požadavky průmyslu a společnosti na vysoce vzdělané a kvalifikované odborníky v oblastech konstrukčního a procesního inženýrství. Doktorské studium je založeno především na vlastní výzkumné a tvůrčí činnosti studentů – doktorandů. Tyto aktivity jsou intenzivně podporovány participací studentů ve výzkumných projektech národního i mezinárodního charakteru. Výzkumné oblasti zahrnují konstrukční inženýrství (analýzu, koncepci, konstrukci a projekci strojních zařízení, dopravních prostředků, výrobních strojů a energetiky) a procesní inženýrství (analýza, návrh a projekce procesů strojírenského, dopravního, energetického a petrochemického průmyslu).
Profil absolventa
Absolvent doktorského studijního programu Konstrukční a procesní inženýrství je vysoce kvalifikovaným odborníkem s hlubokými teoretickými znalostmi a praktickými dovednosti v oblasti tématu doktorského studia, které mu umožňují vykonávat tvůrčí a výzkumnou činnost jak samostatně, tak ve vědeckých týmech. Absolvent je vybaven znalostmi současného stavu poznání z oblasti konstrukčního a procesního inženýrství, které nachází uplatnění v dalších činnostech výzkumu a vývoje a umožňují absolventovi realizovat navazující výzkumné a tvůrčí aktivity. Absolvent je rovněž schopen připravit návrh výzkumného projektu a následně jej vést. Současně je vybaven dovednostmi pro aplikaci a transfer teoretických poznatků základního výzkumu do aplikační sféry. Absolvent je dále schopen se přizpůsobit a adaptovat i dalším příbuzným vědním oborům, spolupracovat na interdisciplinárních úlohách a zvyšovat svoji profesní kvalifikaci. Vysoká úroveň získaného vzdělání je podpořena zapojením studentů do národních a mezinárodních výzkumných projektů a spoluprací se zahraničními výzkumnými institucemi. Tyto zkušenosti umožňují absolventům nejen uskutečňovat vlastní vědeckou činnost, ale také profesionálně prezentovat své výsledky, diskutovat o nich a prosazovat své názory a myšlenky na mezinárodní úrovni. Absolvent doktorského studijního programu Konstrukční a procesní inženýrství disponuje znalostmi a dovednostmi ve třech hlavních oblastech, jejichž synergie umožňuje široké uplatnění. 1. Vysoce odborné teoretické znalosti i praktické dovednosti úzce související s tématem dizertační práce (viz níže). 2. Odborné znalosti a dovednosti nezbytné pro vykonávání vědecké práce, výzkumných a tvůrčích činností. 3. Osobnostní a interpersonální dovednosti (soft skills), které umožňují absolventovi na profesionální úrovni prosazovat své myšlenky a názory, prezentovat a obhajovat výsledky své práce a diskutovat o nich a také efektivně pracovat ve vědeckém týmu či být jeho vedoucím. Podle tématu dizertační práce získá absolvent vysoce odborné znalosti a dovednosti strojního inženýrství v konstrukci, projekci, návrhu a provozu strojů, strojních zařízení, inženýrských procesů a pochodů či transportních a dopravních prostředcích. Tyto znalosti a schopnosti umožňují uplatnění absolventů jak ve výzkumných institucích v ČR i zahraničí, tak i v komerčních společnostech a aplikovaném výzkumu.
Charakteristika profesí
Absolvent doktorského studijního programu Konstrukční a procesní inženýrství je vybaven vysoce odbornými a specializovanými teoretickými znalostmi a praktickými dovednostmi strojního inženýrství v oblastech konstrukce a projekce strojů a strojních zařízení, procesů a pochodů, transportu a dopravních prostředků, které mu umožňují vykonávat samostatnou i týmovou vědecko-výzkumnou a vývojovou činnost jak v akademických či výzkumných institucích, tak ve firmách a aplikačně orientovaných institucích. Charakteristickou pracovní pozicí zastávanou absolventem je výzkumník, vědecký pracovník, vývojář, výpočtář, projektant či konstruktér. Absolvent je také vybaven schopnostmi pro vykonávání vedoucí či manažerské pozice.
Podmínky splnění
Viz platné předpisy, Směrnice děkana Pravidla pro organizaci studia na fakultě (doplněk Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně).
Vytváření studijních plánů
Pravidla a podmínky pro tvorbu studijních programů určují: ŘÁD STUDIJNÍCH PROGRAMŮ VUT, STANDARDY STUDIJNÍCH PROGRAMŮ VUT, STUDIJNÍ A ZKUŠEBNÍ ŘÁD VUT, SMĚRNICE DĚKANA Pravidla pro organizaci studia na fakultě (doplněk Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně), SMĚRNICE DĚKANA FSI Jednací řád oborových rad doktorských studijních programů FSI VUT v Brně. Studium v DSP se neuskutečňuje v kreditovém systému. Klasifikační stupně jsou „prospěl“, „neprospěl“, u obhajoby disertační práce je výsledek „obhájil“, „neobhájil“.
Dostupnost pro zdravotně postižené
Na VUT jsou zohledněny potřeby rovného přístupu k vysokoškolskému vzdělávání. V přijímacím řízení ani ve studiu nedochází k přímé či nepřímé diskriminaci z žádných důvodů. Studujícím se specifickými vzdělávacími potřebami (poruchy učení, fyzický a smyslový handicap, chronická somatická onemocnění, poruchy autistického spektra, narušené komunikační schopnosti, psychická onemocnění) je poskytováno poradenství v poradenském centru VUT, které je součástí Institutu celoživotního vzdělávání VUT. Podrobně tuto problematiku řeší Směrnice rektora č. 11/2017 „Uchazeči a studenti se specifickými potřebami na VUT“. Rovněž je vytvořen funkční systém sociálních stipendií, který popisuje Směrnice rektora č. 71/2017 „Ubytovací a sociální stipendium“.
Návaznost na další typy studijních programů
Doktorský studijní program Konstrukční a procesní inženýrství je zaměřen na poskytnutí nejvyššího stupně terciárního vzdělání a je pokračováním navazujícího magisterského studijního programu Strojní inženýrství a bakalářského studijního programu Strojírenství, které jsou aktuálně akreditované a uskutečňované na FSI VUT v Brně. Absolventi jiných studijních programů se zájmem o studium v doktorském studijním programu Konstrukční a procesní inženýrství musí prokázat úroveň svých znalostí odpovídající výše uvedeným studijním programům.
Vypsaná témata doktorského studijního programu
Téma navazuje na vyzkumné aktivity Leteckého ústavu v oblasti externí aerodynamiky v leteckých aplikacích. Cílem je ověření specifického konceptu aktivního řízení proudu na leteckém profilu v experimentálních podmínkách a pomocí simulačních nástrojů CFD.
Školitel: Juračka Jaroslav, doc. Ing., Ph.D.
Zadaný projekt představuje vývoj softwarové platformy pro analýzu DNA sekvencí se zaměřením na velké objemy dat, která bude zahrnovat algoritmy pro vyhledávání lokálních struktur (např. kvadruplexy) a pro analýzu proteinových motivů s vizualizačními nástroji a jejich ukládání v daném databázovém systému. Navrhovaný software bude implementován jako webová služba a bude k dispozici online pro veřejné použití. Software bude použit pro charakterizaci a vyhodnocování lokálních DNA struktur v sekvencích DNA se zaměřením na možnost analýzy celých genomů a různých lokálních DNA struktur včetně triplexů a kvadruplexů.
Školitel: Šťastný Jiří, prof. RNDr. Ing., CSc.
Mezi technologiemi, které pro letadlovou techniku aktuálně zažívají největší rozvoj jsou technologie pro sledování stavu, health monitoring. Vývoj těchto technologií se děje jak pro monitoring stavu draku letounu, tak pro monitoring stavu různých soustav letadel. Letecký ústav VUT-FSI je dlouhodobě zapojen do výzkumných projektů, které mají za cíl výzkum a vývoj těchto technologií. V rámci disertační práce se předpokládá řešení výzkumných úkolů souvisejících s vývojem technologií health monitoringu pro draky či soustavy letadel. Důraz bude kladen na analýzy předpisové báze, návrh architektury s ohledem na parametry spolehlivosti, zálohování postupů health monitoringu a prokazování ekvivalence k údržbovým zásahům.
Školitel: Hlinka Jiří, doc. Ing., Ph.D.
Cílem je experimentální popis vývoje součinitele tření a utváření očního slzného filmu s využitím unikátního simulátoru oka. Práce bude zaměřena na objasnění účinků vyvíjených umělých slz, především na viskozitu, součinitel tření a mazací film.
Školitel: Vrbka Martin, prof. Ing., Ph.D.
Využití strojového učení se v dnešní době velice rozšiřuje. Jedním z velkých problému v této oblasti je získávání relevantních dat pro učení. Data ze skutečných měření je u technických soustav do určité míry možné nahradit data ze simulací. Avšak využití modelů je komplikované díky zjednodušování využitích při tvorbě modelů. Cílem práce je navrhnout metodiku využití matematických modelů elektrických pohonů pro strojové učení využitelné v oblasti diagnostiky. V rámci práce bude také provedeno experimentální ověření na reálných pohonech.
Školitel: Blecha Petr, doc. Ing., Ph.D., FEng.
Cílem dizertační práce je popsat využití digitálních dvojčat komponent vybraných strojů ve strojovém parku výrobní firmy v souvislosti se systémem prediktivní údržby. Dále se předpokládá simulace libovolných druhů a množství poruchových stavů s cílem zlepšit detekční a predikční algoritmy systému prediktivní údržby a poskytnout doporučení, které veličiny a na kterých místech je nutné začít sledovat vhodnými snímači a měřicími systémy. Získané výsledky budou verifikovány ve vybrané strojírenské firmě.
Školitel: Hammer Miloš, doc. Ing., CSc.
Motocykl s elektrickým pohonem je konstrukčně odlišný od klasického motocyklu. Pohonná jednotka má výrazně jinou charakteristiku než spalovací motor. To vše je nutné zohlednit při návrhu motocyklu s tímto pohonem. Cílem práce bude pomocí matematických modelů a měření jízdní dynamiky motocyklu analyzovat chování motocyklu s elektrickým pohonem a optimalizovat jeho parametry.
Školitel: Porteš Petr, doc. Ing., Ph.D.
Cílem je objasnit mechanismy vzniku poškození kluzných ložisek spalovacích motorů pomocí in-situ pozorování povrchu unikátní optickou metodou.
Školitel: Křupka Ivan, prof. Ing., Ph.D.
Cílem práce je vyvinout postup pro hodnocení struktury povrchu z hlediska kvality mazání a schopnosti povrchu utvářet souvislý mazací film ve valivých kontaktech. Práce obsahuje měření na optickém tribometru se vzorky s různou strukturou povrchu.
Synonymum chytrosti lze pro technický objekt typu CNC obráběcí stroj chápat různě. Může to být aplikace neuronových sítí, mobilita, prvky Průmyslu 4.0 apod. Cílem dizertační práce je pomocí systémových rozborů, měření a závěrů stanovit standard pro pojem chytrý CNC obráběcí stroj. Vše bude demonstrováno na vybraném typu stroje.
Školitel: Marek Jiří, prof. Dr. Ing., Ph.D., DBA
Cílem je vypracovat a ověřit metodiku identifikace a kvantifikace strukturních změn, které nastávají v různých typech cyklicky zatěžovaných materiálů a konstrukcí. Jedná se o experimentální práci zaměřenou na korelaci výsledků získaných metodami akustické emise a dalších metod nedestruktivního zkoušení (termografie, ultrazvuk, radiogafie atd.).
Školitel: Mazal Pavel, doc. Ing., CSc.
Cílem práce je popsat vhodnosti a způsobilosti měření velkých obrobků pomocí obrobkových sond a mobilních měřicích zařízení. Na základě vhodných postupů a metrologických zásad definovat způsobilost obráběcího stroje jako měřidla. Tím bude dosaženo významných úspor jak v oblasti energetických (převozem obrobků na místo kontrolního měření), ale také ekonomických z pohledu nákladů na přepravu a měří na CMM. Očekávaným výstupem práce je analýza a popis vlivu nastavení geometrické a volumetrické přesnosti stroje na výsledném kontrolovaném rozměru a tvaru obrobku a využití těchto znalostí pro další zpřesňování predikce rozměrové a tvarové přesnosti obráběných součástí v oblasti přesného strojírenství.
Téma se bude zabývat rozšířením stávajících metod pro detekování vzdálenosti objektu pohybujících se okolo vozidla. Metoda bude založena na neuronových sítích, stereo kameře nebo lidaru a bude zaměřena na rychle určení vzdálenosti objektu v nepříznivých povětrnostních podmínkách, kde tato oblast je stále problémová pro řízení autonomního vozidla. Systém by byl postaven na produktech k tomu určených a testován v provozu.
Školitel: Kučera Pavel, doc. Ing., Ph.D.
Téma práce je zaměřeno na řešení problematiky identifikace a kompenzace chyb polohování koncových efektorů průmyslových robotů pro technologické operace. Kompenzace buou určeny pro technologické operace obrábění, odjehlování, leserové řezání atd. Tyto technologické oprace vyžadují vysokou přesnost polohování na dráze, která je u standartních průmyslových robotů nedostatečná. Tato přesnost se dá zvýšit pomocí správné identifikace chyb a jejich kompenzace. Očekávaným přínosem je podstatné zdokonalení metodiky kompenzace polohy PR.
Školitel: Knoflíček Radek, doc. Ing., Dr.
Cílem práce je vývoj zcela nového typu testovací stanice, která umožní komplexní diagnostiku technického stavu motocyklu a ověření funkčnosti jeho klíčových konstrukčních prvků jako je tlumení, řazení v zátěži apod. Vývoj bude probíhat v úzké spolupráci s výrobcem profesionálních testovacích zařízení pro osobní automobily.
Školitel: Klapka Milan, doc. Ing., Ph.D.
Účelem práce bude návrh autonomní mobilní platformy a její integrace s kolaborativním robotem třídy YuMi. Výsledkem bude mobilní laboratorní robot s částečnou autonomií a schopností kolaborace. Práce předpokládá účast v pracovní skupině sekce robotiky a kybernetiky ÚAI a spolupráci s předním evropským vývojovým centrem, případně globálním centrem výzkumu ve zdravotnictví TMC (Texas Medical Center) v Hustonu.
Školitel: Matoušek Radomil, prof. Ing., Ph.D.
Účelem práce bude konstrukční návrh a návrh autonomního řízení mobilní platformy, schopné integrace s robotem třídy YuMi. Návrh bude zahrnovat simulační modelování, tvorbu digitálního dvojčete i vlastní fyzickou realizaci mobilní platformy. Práce předpokládá účast v pracovní skupině sekce robotiky, kybernetiky a umělé inteligence ÚAI a spolupráci s předním evropským výzkumným a vývojovým pracovištěm.
Cílem je objasnit mechanismy kapalinového mazání bodových kontaktů poskytující součinitel tření nižším než 0,01, označovaný jako superlubricita. Práce kombinuje měření tření a parametrů mazací vrstvy pomocí optických metod.
S rozvojem průmyslu a výstavbou velkých celků roste potenciální nebezpečí ohrožení obyvatelstva při haváriích. S tím souvisí nutnost vytvořit plány evakuace obyvatelstva v katastrofou postižených oblastech. Obecně se dají rozlišit dva případy, kdy pro evakuaci musí být k dispozici dostatečný počet přepravních prostředků k evakuaci všech obyvatel v co nejkratším čase, v méně kritickém případě je možné obyvatele odvážet postupně s menším počet prostředků. Cílem práce je modelovat operace přepravy při evakuaci a minimalizovat její dokončení při zohlednění všech omezujících podmínek ve vztahu k dané oblasti a míře rizika, např. hustoty obyvatelstva, počtů a kapacity přepravních prostředků, vzdáleností svozových míst apod.
Školitel: Šeda Miloš, prof. RNDr. Ing., Ph.D.
Téma je změřeno na vývoj matematických a regulačních schémat pro moderní pohonné jednotky spalující syntetické paliva jako je zejména SNG, bioplyn a vodík.
Školitel: Štětina Josef, prof. Ing., Ph.D.
Cílem práce je vytvořit model pro simulaci a studium tribologických procesů v kontaktu kola a kolejnice s využitím nejnovějších poznatků. Model bude experimentálně ověřen a využit ke studiu vlivu kontaminantů, materiálů aplikovaných do kontaktu a složení výsledné třecí vrstvy s ohledem na třecí vlastnosti a další projevy rozhraní.
Školitel: Hartl Martin, prof. Ing., Ph.D.
Hlavní pozornost je zaměřena na řešení dílčích úkolů při vývoji konstrukčního řešení nového typu ložiska pro uložení hlavního rotoru větrných elektráren a zejména na validační zkoušky s důrazem na vývoj nového systému monitorování a diagnostiky spolehlivého chodu turbínového systému, zejména klíčových částí uložení rotoru. Hlavním cílem je návrh a ověření online monitorování stavu ložisek. Vedlejším cílem projektu je digitalizovat proces metrologie a kvality ve výrobě s ohledem na bezpečnostní a kvalitativní požadavky cílových zákazníků.
Cílem práce je vyvinout numerický výpočtový model procesu selektivního laserového tavení, který bude zohledňovat hlavní vlivy procesu na utváření jednotlivých návarů a jejich vzdálenosti a překryvu při zpracování jedné vrstvy. Numerický model by měl umo6novat predikci optimální kombinace procesních parametrů pro zvolený materiál a poskytovat dobrou shodu s experimentálními výsledky. Těžištěm práce je numerická simulace doplněná potřebnými experimenty pro stanovení vstupních vlastností a ověření reálného chování.
Školitel: Koutný Daniel, doc. Ing., Ph.D.
V aplikacích, které z obslužných míst rozmístěných v rozlehlé oblasti zajišťující určité služby zákazníků, je typickou úlohou minimalizace těchto míst tak, aby každý zákazník měl alespoň jedno ze středisek v dostupné vzdálenost. Problém pokrytí, na nějž tato úloha vede, má pro množinu složitost O(2^n), kde n je počet daných míst a je nutné jej řešit heuristickými metodami pro "velké" instance problému. Úloha má však ještě složitější formulace, kdy je třeba uvážit i kapacity obslužných míst a požadavky zákazníků. V disertační práce bude cílem aplikovat obecné řešení problému v úlohách komunikace 5G mobilních sítí a ukládání dat v NoSQL databázích.
Mnoho optimalizačních úloh vázaných na reálné inženýrské problémy vykazuje nelinearity, multimodálnost, složitost a různá komplikovaná omezení. Metaheuristická optimalizace představuje řešení optimalizačních problémů pomocí vybranných algoritmů umělé inteligence, z nichž některé byly navrženy na pracovišti ÚAI. Cílem výzkumu je studium, modifikace a návrh nových algoritmů vhodných pro řešení tzv. NP těžkých úloh inženýrské praxe (kvadratický přiřazovací problém, návrh optimálního regulátoru, stabilizace chaotických systémů, topologická optimalizace aj.) a jejich efektivní HPC implementace.
Palivové soustavy malých turbínových motorů využívají různé způsoby přívodu paliva do spalovací komory, vyskytují se tak různé konstrukce palivových trysek, např. tlakové vířivé trysky (simplex/duplex), odpařovací trubice, rozstřikové kroužky nebo airblast trysky. Palivové trysky jsou velmi důležitou součástí celé soustavy, jejich správná funkce je nutností pro zajištění dostatečné účinnosti motoru a požadavky kladené na palivové trysky tak jsou velmi vysoké. Palivová soustava musí dodávat přesné a v daném okamžiku potřebné množství paliva do spalovací komory. Důležité je zajistit dobré rozprášení a odpaření paliva a jeho smíchání se vzduchem a to v celém rozsahu otáček (regulačním rozsahu motoru) a zejména při startu. Práce má za úkol provést klasifikaci používaných palivových trysek v turbínových motorech s maximálním tahem do 5000 N (nebo vzletovým výkonem do 600 kW) a dále se zaměřit na detailní popis odpařovacího systému a jeho používaných modifikací. Hlavním předmětem práce je vývoj a zkoušení stávající odpařovací trysky. Doktorand připraví zkušební stend pro provoz trysky, osadí jej potřebnými snímači a bude na něm zkoumat charakteristiky uvedených systémů v daném rozsahu provozních podmínek (např. mapování teplot, zjištění regulačního rozsahu), posoudit jejich vhodnost pro konkrétní účely a systém dále vyvíjet se zaměřením na jeho problematické aspekty. Součástí práce je: technická rešerše a analýza publikovaných technických řešení, jejich systematické porovnání, hodnocení výhod a nedostatků, rozsahu regulačních parametrů a energetických požadavků, popis konstrukčních řešení a jednotlivých částí, rozbor a fyzikální popis jejich funkce, návrh a příprava zkušebního stendu pro provoz trysky, analýza činnosti a orientační výpočet energetické (tepelné) bilance odpařovací trysky Téma má plné technicko-materiální zabezpečení, zejména laboratorní vybavení, techniku a materiál pro experimenty. Předpokládá se částečná finanční podpora studenta z projektu. Téma má návaznost na stávající nebo podaný projekt. Předpokládá se možnost několikaměsíční stáže v zahraničí, účast na technických seminářích a prezentací na konferencích. Práce bude řešena v rámci projektu a ve spolupráci s firmou PBS Velká Bíteš. Praktická část práce bude realizována ve zkušebnách PBS a v laboratořích VUT.
Školitel: Jedelský Jan, prof. Ing., Ph.D.
Téma se zabývat rozšířením stávajících metod pro rozpoznávání objektu pohybujících se okolo vozidla. Metoda bude založena na neuronových sítích a bude zaměřena na rychle rozpoznávání objektu v nepříznivých povětrnostních podmínkách, kde tato oblast je stále problémová pro řízení autonomního vozidla. Systém by byl postaven na produktech k tomu určených a testován v provozu.
Vozidla pohybující se vysokou rychlostí vyvolávají v okolním prostředí turbulentní proudění okolo své karoserie. Jednotlivé komponenty vozidla (zpětná zrcátka, antény, aerodynamické prvky apod.) dokážou toto proudění lokálně dále ovlivňovat s výrazným dopadem na vznik aerodynamického zvuku. Cílem disertační práce je výzkum problematiky interakce pohybujících se těles v plynném prostředí s dopadem na vznik aerodynamických zdrojů zvuku a následné šíření zvuku v okolním akustickém prostředí. Výsledkem práce je metodika vhodná pro analýzu vlivu jednotlivých částí karosérie na tvorbu aerodynamického hluku vozidla. Výzkumné činnosti zahrnují sestavení fyzikálního popisu aerodynamických dějů, návrh diskretizačních přístupů a vývoj algoritmů pro vyhodnocení řešení daného fyzikálního problému. Předpokládá se využití dostupných softwarových prostředků (např. OpenFOAM, ANSYS CFX, ANSYS FLUENT, ADAMS, ACTRAN atd.) a tvorba nových algoritmů v programovacích jazycích (Python, Matlab, Fortran nebo C). Výsledky budou ověřeny pomocí technických experimentů. Práce bude řešena ve spolupráci se společností ŠKODA AUTO a.s. V průběhu studia se předpokládá úzká spolupráce s průmyslovým partnerem a reálné uplatnění výsledků práce. Součástí studia jsou účasti na mezinárodních konferencích v oboru, publikace v časopisech a popřípadě stáž na světově významném výzkumném pracovišti v zahraničí. Zájemce o studium by měl prezentovat základní teoretické znalosti k problematice aerodynamiky a schopnosti pracovat s programy CFD.
Školitel: Novotný Pavel, prof. Ing., Ph.D.
Ozubená soukolí jsou kritickou součástí satelitů na oběžné dráze země a při vědeckých misích do vesmíru. Na rozdíl od soukolí na Zemi většinou přenáší velmi malé výkony za nízkých otáček ale při vysokých nárocích na efektivitu a přesnost. Zejména kvůli nízké hmotnosti a možnosti suchého provozu jsou v posledních letech častou volbou polymerní ozubení. Aktuální polymerní materiály používané u aerospace aplikacích nicméně vykazují rozdíly v životnosti a výkonu. Cílem práce je objasnění tribologických procesů v těchto ozubeních.
Cílem práce je na základě analýzy navrhnout nový koncept protézy dolní končetiny pro specifické typy aktivit, jakou jsou např. sport nebo zábava. Jedná se o tvůrčí práci založenou na využití pokročilých materiálů a nových technologií.
Školitel: Křenek Ladislav, doc. akad. soch., ArtD.
Cílem práce je predikovat vytíženost výroby ve větší firmě, a to na základě získání dat z monitorování stavu strojů (condition monitoring) z hlediska jejich parametrů s využitím multiparametrické diagnostiky (vibrodiagnostika, elektrodiagnostika, tribodiagnostika apod.), podnikového informačního systému SAP, stavu řešených projektů, kooperace ve firmě apod. Výsledky řešení práce poskytnou doporučení pro oddělení plánování výroby a včas upozorní na nedostatek či volnost výrobních kapacit firmy. K řešení výše uvedeného se bude využívat pokročilých matematických nástrojů a modelů, bude implementováno strojové a hluboké učení (neuronové sítě), lineární a nelineární regrese a dále různých typů autoregresních modelů AR, ARMA i jiných vhodných analytických modelů (poskytované např. softwarem MATLAB). Získané výsledky budou verifikovány ve vybrané strojírenské firmě.
Letecký ústav se zabývá řadu let zkouškami únavové životnosti leteckých konstrukcí, ale i materiálovými zkouškami s cílem stanovit únovové vlastnosti v závislosti na typu materiálu, způsobu opracovaní, povrchové úpravy a nebo konstrukčního uspořádání například v podobě nýtového spoje. Obecně jsou tyto zkoušky dlouhodobé a nákladné a proto je namístě hledat metody a tím i možnosti jak predikovat únavovou životnost prvků leteckých konstrukcí tak, aby výsledky byly co nejlépe shodné se skutečným únavovým chováním.
Školitel: Jebáček Ivo, doc. Ing., Ph.D.
Téma dizertační práce je zaměřeno na komplexní řešení multiparametrické on-line diagnostiky elektrických pohonů strojních zařízení, směrodatné vyhodnocení získaných dat, uložení do internetu věcí a následné aktivní zpracování dat se zpětnovazebním vlivem na elektrický pohon a strojní zařízení. Získané výsledky budou verifikovány ve vybrané strojírenské firmě.
Cílem je návrh, realizace a ověření vlivu cílené modifikace topografie třecích povrchů kloubních náhrad na součinitel tření a míru opotřebení. Jedná se o experimentální práci založenou na využití simulátoru kyčelního kloubu. Výstupem bude prototyp implantátu nové generace, jehož očekávaná doba přežití by měla výrazně překonat konvenční kloubní náhrady.
Téma navazuje na vyzkumné aktivity Leteckého ústavu v oblasti externí aerodynamiky a na spolupráci s Volkswagen AG a Škoda Auto. Cílem analýza možností ovlivnění proudového pole v okolí automobilu pomocí pasivních ale zejména aktivních prostředků s cílem významného snížení aerodynamického odporu osobního automobilu. Hlavním cílem je ověření specifického konceptu aktivního řízení proudu v experimentálních podmínkách a pomocí simulačních nástrojů CFD.
Cílem práce je objasnit podstatu přechodu mezi kapalinovým a smíšeným režimem mazání v kluzných kontaktech s konformní geometrií. Měření s využitím optických metod pro současné studium tření a mazacího filmu umožní získat nové a unikátní výsledky.
Smyslem práce je vytvoření inteligentního asistenta pro činnosti servisního technika nebo údržby. Bude realizována sémantická analýza objektů pomocí pokročilých metod umělé inteligence. Klasifikované objekty budou dále zpracovány v prostředí augmented reality. Práce bude podpořena silnými průmyslovými partnery s potenciálem zapojení do navazujících projektů. Práce bude realizována primárně pro zařízení třídy HoloLens 2.
Práce je zaměřena na výzkum a vývoj systému pro snižování hluku kolejové dopravy úpravou tření v kontaktu kola a kolejnice prostřednictvím speciálních maziv a modifikátorů tření. Tento systém zahrnuje zařízení pro nanášení materiálů a řídicí systém využívající sledování hluku kolejového vozidla.
Oběžná kola moderních lopatkových strojů, například turbodmychadel, jsou konstruována v integrovaném provedení disku a lopatek, čehož důsledkem jsou nepatrné hodnoty vnitřního tlumení a vysoké namáhání v rezonančních režimech. Téma disertační práce je proto zaměřeno na výzkum nekonvenčních přístupů ke snížení amplitud vynuceného kmitání rotorů. Téma je podpořeno projektem Národní centrum kompetence Josefa Božka pro pozemní dopravní prostředky.
Školitel: Píštěk Václav, prof. Ing., DrSc.
Stanovení míry opotřebení železničního kola a kolejnice je velmi důležité pro možnost využití prediktivní údržby a snížení nákladů způsobených z důvodu nutnosti neočekávaného odstavení kolejového vozidla či dokonce tratě. Za tímto účelem jsou neustále realizovány výzkumné činnosti pro vyvinutí optimálního profilu či využití moderních materiálů a to i z důvodu, že jsou neustále zvyšovány rychlosti vlakových spojů, míra zatížení na dvojkolí či četnost průjezdů po trati. Při jejich vývoji jsou využívány jak přístupy numerických simulací, tak i technických experimentů, které slouží pro ověření vlastností při reálném zatěžování. V rámci disertační práce bude věnována pozornost jak numerickým simulacím, tak možnostem technického experimentu včetně následného porovnání. Cílem disertační práce je vyvinout postup činností, jež bude možné po validování využívat při vývoji kolejových vozidel a to včetně možnosti rozšíření pro stanovení vibroakustického projevu.
Kosmický odpad nebo také kosmická tříšť, je pojem používaný v kosmonautice sloužící k popisu veškerých antropogenních neaktivních kosmických těles, úlomků a zbytků objektů, vzniklých rozpadem kosmické techniky, která byla na oběžnou dráhu vypuštěna člověkem. Pro kosmickou tříšť je specifický nekontrolovaný pohyb úlomků o vysokých rychlostech, a tedy vysoké kinetické energii. S rozvojem kosmonautiky a s jejím postupným začleňováním do běžného života člověka, představuje zvyšující se množství kosmického odpadu vážný problém ohrožující budoucnost kosmických misí. V současné době tedy lidstvo čelí potenciální hrozbě, v podobě zamezení kosmických letů a využívání kosmické techniky po mnoho generací. Cílem práce by byl návrh zařízení (záchytné družice) pro aktivní redukování již vzniklé kosmické tříště, například po orbitální srážce nebo explozi jiných objektů. Dalším možným cílem je využití tohoto zařízení, formou aktivního štítu, chránícího citlivé prvky kosmické techniky. Záchytná družice by v případě hrozící srážky, zaujala pozici, ve které by jiný kosmický objekt ochránila. Veškerou kinetickou energii vzniklou při dopadu by tedy pohltila záchytná družice a nedošlo by k destrukci hlavního důležitého tělesa (např. Hubbleův teleskop, ISS, atd.)
Existuje řada metodik a autorských přístupů pro konstruování technických objektů, zejména pak obráběcích strojů. Tyto metodiky však nezohledňují to, co je příznačné pro dnešní tržní ekonomiku a sice rychlost. Řada těchto metodik vyžaduje dlouhý čas. Cílem dizertační práce je pomocí systémového přístupu vypracovat průmyslově aplikovatelnou metodiku.
Práce je zaměřená na tvorbu matematických modelů a metod měření pro účely predikce teploty a tlaku vzduchu v pneumatikách během jízdy vozidla.
Tématem práce je vývoj digitálního dvojčete automobilu pro vývoj a testování autonomních vozidel a ADAS systémů.
Laboratorní výzkum toků nehomogenních materiálů včetně tvorby teoretických modelů s cílem optimalizace konstrukce žlabů a skluzů pro nehomogenní materiály. Vhodné korekce uplatňování teoretických fyzikálních i empirických popisů v technické praxi.
Školitel: Malášek Jiří, doc. Ing., Ph.D.
Laboratorní výzkum toků nehomogenních materiálů včetně tvorby teoretických modelů s cílem optimalizace konstrukce výpustí a výtokových otvorů zásobníků a nádrží. Vhodné korekce uplatňování teoretických fyzikálních i empirických popisů v technické praxi.
V současné době existuje nebo je v zájmu u řady výrobních strojírenských firem dosáhnout moderní koncepce TPM napříč svou výrobou a dalšími útvary firmy. V běžné praxi lze nalézt řadu takto úspěšně zavedených příkladů v sériové výrobě. U průmyslových firem s charakterem nesériové a malosériové výroby přichází s realizací TPM řada překážek, jejichž řešení si žádá nové, moderní a nestandardní přístupy. Právě uvedenému se bude věnovat disertační práce. Tato si klade za cíl kromě popsání běžných a rozšířených postupů také najít, pojmenovat a vyřešit proces zavádění TPM v nesériové a malosériové výrobě. Předpokládá se, že získané výsledky budou verifikovány ve vybrané strojírenské firmě.
Cílem je popis vývoje součinitele tření a opotřebení základních biokompatibilních materiálů určených pro náhrady malých kloubů člověka vyráběných aditivní technologií SLM. Jedná se o experimentální práci založenou na využití pin-on-plate simulátoru, kde budou testovány především slitiny titanu a kobaltu včetně DLC povlaků.
Cílem je objasnit mechanismus utváření mazacího filmu ve vysoce zatížených kontaktech mazaných iontovými kapalinami za působení nestacionárního elektrického pole. Jedná se o experimentální práci založenou na využití kolorimetrické interferometrie, jejíž součástí je vývoj experimentálního simulátoru pro měření tření, tloušťky a teploty maziva.
Školitel: Svoboda Petr, doc. Ing., Ph.D.
Cílem je porozumět mechanismu viskosuplementace synoviální kapaliny při snaze objasnit biotribologické vlastnosti kloubní chrupavky. Jedná se o experimentální práci založenou na aplikaci tribometru s recipročním
Cílem práce je popsat vliv termomechanického zatížení na chování rotorů turbodmychadel spalovacích motorů. Činnosti zahrnují výzkum energetických toků v rotoru v důsledku přestupu tepla na oběžných kolech i v interakci s provozními tekutinami. Předpokládá se využití multibody dynamiky (ADAMS), výpočtové dynamiky tekutin (ANSYS FLUENT, ANSYS CFX) a metody konečných prvků (ANSYS Mechanical) v rámci komerčních softwarů s následným ověřením pomocí cíleného technického experimentu. Ověřený výpočtový model bude následně aplikován na reálné turbodmychadlo a ověřen pomocí technických experimentů na specializovaném experimentálním stavu. V průběhu studia se předpokládá úzká spolupráce s průmyslovým partnerem a reálné uplatnění výsledků práce. Součástí studia jsou dlouhodobá stáž na světově významném výzkumném pracovišti v zahraničí, pravidelná účast na mezinárodních konferencích v oboru a publikace v časopisech.
Cílem práce je popsat proces usazování olejových nečistot na částech rotačních strojů. Činnosti zahrnují výzkum fyzikální podstaty usazování olejových nečistot a vývoj vhodných metod pro popis tohoto fyzikálního děje. Předpokládá se využití výpočtové dynamiky tekutin (CFD) v rámci komerčních softwarů (ANSYS FLUENT, ANSYS CFX) s následným ověřením pomocí cíleného technického experimentu. Ověřený výpočtový model bude následně aplikován na reálné turbodmychadlo a ověřen pomocí technických experimentů na specializovaném experimentálním stavu. V průběhu studia se předpokládá úzká spolupráce s průmyslovým partnerem a reálné uplatnění výsledků práce. Součástí studia jsou dlouhodobá stáž na světově významném výzkumném pracovišti v zahraničí, pravidelná účast na mezinárodních konferencích v oboru a publikace v časopisech.
Cílem je navrhnout a vyvinout systém pro automatizované robotické nanášení zmatňujícího sublimačního nástřiku pro účely 3D skenování a to s adaptivní tryskou umožňující nanášení nástřiků na tvarově komplexní díly. Takto vyvinutý systém spolu s charakterem sublimačních nástřiků bude znamenat velký přínos pro 3D skenování tvarově složitých dílů s problematickými optickými vlastnostmi (tmavé, lesklé, průhledné) v sériové výrobě.
Předmětem studia je atmosferický plynový vícetryskový hořák užívaný pro balonové létání. Tyto hořáky se vyvíjí pomalými krůčky desítky let a stará a osvědčená koncepce dnes nesplňuje požadavky na komfortní let. Problémové okruhy jsou zejména: omezit kondenzát vody ze vzduchu na trubicích výměníku paliva, černé dohořívání plamene, špatný přístup vzduchu, Snížení sálavého tepla, požadavky na geometrii plamene s ohledem na aplikaci, Snížení hluku Jde o řadu protichůdných požadavků, které vyžadují systematický přístup a dostatečné pochopení problému. V rámci práce bude proveden teoretický rozbor a vytvořen matematicko-fyzikální model procesů včetně experimentálního ověření (popis, identifikace systému) a modelován nejdříve jeden segment hořáku), později případně celý hořák. Při vývoji budou využity experimentální a hlavně simulační metody. Doktorand má za úkol - popsat fenomenologicky relevantní jevy, kvantifikovat relevantní veličiny (měřením, výpočtem) - navrhnout perspektivní řešení s ohledem na efektivitu a technická, ekonomická, legislativní a jiná omezení. Téma má plné technicko-materiální zabezpečení, zejména laboratorní vybavení, techniku a materiál pro experimenty. Předpokládá se částečná finanční podpora studenta z projektu. Téma má návaznost na jeden či více stávajících nebo podaných projektů a je řešeno ve spolupráci s firmou BALÓNY KUBÍCEK spol. s r.o.. Předpokládá se možnost několikaměsíční stáže v zahraničí, účast na technických seminářích a prezentací na konferencích.
Cílem tématu je výzkum a vývoj rychlého magnetoreologického tlumiče včetně algoritmů pro semi-aktivní řízení vedoucí k redukci vibrací a rázů. Vývoj lze směřovat do několika oblastí jako například: (i) tlumiče pro elektro enduro kolo; (ii) tlumiče do odpružení sedačky nákladních a zemědělských strojů; (iii) tlumiče pro zamezení extrémních rázů; (iv) tlumiče do podvozku letadla; (v) tlumiče pro motocykly. Téma je otevřeno pro tři studenty.
Školitel: Mazůrek Ivan, doc. Ing., CSc.
Práce je zaměřena na vývoj nových systémů pro cílenou úpravu třecích vlastností kontaktu kola a kolejnice pomocí aplikace maziv, modifikátorů tření a alternativních materiálů pro obnovu adheze.
Cílem tématu je výzkum a vývoj strukturovaných magnetických obvodů vyráběných metodou 3D tisku. Vývoj lze směřovat do několika oblastí jako například: (i) vývoj strukturovaných rotorů elektromotorů; (ii) vývoj pístů rychlých magnetoreologických tlumičů; (iii) vývoj rychlých elektromagnetických ventilů. Téma je otevřeno pro 2 studenty.
Kvalifikovat technologii robotické aditivní výroby prostorových prutů z hlediska přesnosti a spolehlivosti.
Optimalizace funkci ventilačních zařízení dle přihlášek vynálezů PV 2014-491 (2014/350),PV 2014-492 (2014/351) a PV 2014-493 (2014/349) s uplatněním práv VUT v Brně na reálných funkčních prototypech. Cílem práce je experimentální konstrukční vývoj při využití programu YADE a SOLIDWORKS, technologie RAPID PROTOTYPING a verifikace výsledků na funkčních prototypech.
Cílem je vyvinout, vyrobit a experimentálně ověřit demonstrátor energeticky účinného hydrostatického uložení na bázi adaptivních regulačních smyček. Výzkum bude zaměřen na analýzu odezvy adaptivních regulačních smyček, diagnostiku a zpětnovazební řízení. Systém umožní simulovat a analyzovat provozní stavy tak, aby byly efektivní a zároveň umožní předcházet možným selháním a vzniku chyb.
Cílem tématu je inovace magnetoreologického těsnění pro dosažení dokonalé těsnosti, zejména s ohledem na možný únik nosné kapaliny v extrémních provozních podmínkách. Jde o experimentální práci s využitím stávajícího zařízení pro testy magnetoreologického těsnění. Téma je otevřeno pro jednoho studenta.
Cílem tématu je výzkum a vývoj vysocestabilní magnetoreologické kapaliny s velkým magnetoreologickým efektem, zlepšenou časovou odezvou, dlouhou životností a tribologickými vlastnostmi s minimálním abrazivním působením na kontaktní dvojice. Téma je zaměřeno také na studium reologického chování nových MR kapalin zejména při vysokých smykových spádech a silném magnetickém poli. Téma je otevřeno pro tři studenty.
Cílem je výzkum vlivu procesních parametrů na multi-materiálové rozhraní různých kombinací kovových materiálů vytvářených pomocí aditivní technologie selektivního laserového tavení (SLM). Součástí práce je implementace vyvinutého nanášecího zařízení a odladění selektivního nanášení tenkých vrstev v rámci pracovního prostoru 3D tiskárny SLM 280HL, které umožní zpracování více kovových materiálů v rámci jednoho komponentu.
Cílem je výzkum, vývoj a komplexní tribologický popis materiálu na bázi hydrogelu, který by svými vlastnostmi odpovídal kloubní chrupavce. Jedná se o experimentální práci založenou na využití kombinace biotribologických simulátorů. Výstupem bude materiál, kterým bude možné nahradit kloubní chrupavku, aniž by musel být nahrazen celý kloub.