Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
studijní program
Fakulta: FSIZkratka: D-KPI-PAk. rok: 2023/2024
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 :prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c.prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D.doc. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D.doc. Ing. Petr Blecha, Ph.D., FEng.prof. Ing. Pavel Hutař, Ph.D.prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D.doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D.doc. Ing. Jaroslav Juračka, Ph.D.Člen externí :Ing. Jan Čermák, Ph.D., MBA
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
Cílem práce je pomocí technologie selektivního laserového tavení zpracovat slitinu s tvarovou pamětí do formy struktury. Předpokládá se studium procesních parametrů pro slitinu niklu a titanu až do úrovně velmi tenkých stěn a prutových struktur. Studium mechanických vlastností materiálu v závislosti na tepelném zpracování. Studium chování efektu tvarové paměti v závislosti na procesních parametrech a transformačních teplotách.
Školitel: Koutný Daniel, doc. Ing., Ph.D.
Oblast využití padáků v oblasti všeobecného letectví se významně rozvíjí a na tato zařízení jsou kladeny stále vyšší požadavky z hlediska výkonů. Optimalizace spojující aerodynamické výkony a pevnostní hmotovou optimalizaci u flexibilní struktury padáku je komplexní problém vyžadující multidisciplinární přístup. Cílem je vytvoření nástroje pro optimalizaci návrhu vrchlíku.
Školitel: Jebáček Ivo, doc. Ing., Ph.D.
Aktivní manipulace proudu je aktuálním směrem výzkumu a vývoje v oblasti mnoha kategorií letectví - komerční velké proudové dopravní letouny, vojenské proudové letouny, bojové UAV i menší průzkumné UAV. Daná technika by měla umožnit snížit hmotnost letounu při zvýšení aerodynamické účinnosti ploch, případně přímo náhradu řídících ploch letounu a zvýšení manévrovatelnosti a odolnosti proti přetažení za extrémních podmínek letu.
Téma se zabývá aktivním tlumením hluku vozidla. Mezi aktuální trendy nepatří jen snižování emisí spalovacích motorů, ale také snižování hluku vozidel. Běžný přístup úpravou různých komponent hnacího traktu může být velice nákladný a tím to může být pro některé automobilové firmy problém realizovat. Proto je zapotřebí je rozšiřovat o modernější přístupy jako je aktivní tlumení hluku využitím mechatronického přístupu a tyto metody rozvíjet. Proto by nové přístupy byly testovány jak experimentálně, tak virtuálně.
Školitel: Kučera Pavel, 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.
Zaměřením práce je analýza energetické bilance při různých provozních režimech pracovních strojů s hybridním pohonem. Cílem je výzkum průběhu výkonových parametrů pohonů strojů a efektivní rozložení výkonu do jednotlivých částí hybridního pohonu. Práce je orientována na modelování a numerické simulace reálného systému pomocí MBS. V experimentální části se jedná zejména o validaci a verifikaci navržených modelů.
Školitel: Škopán Miroslav, doc. Ing., CSc.
Cílem práce je využít algoritmy strojového učení pro analýzu experimentálních dat z měření mazaných bodových kontaktů. Téma se týká vztahu tření a tloušťky mazací vrstvy pro povrchy s reálnou drsností. Vyvinuté algoritmy pomohou zjistit nové empirické závislosti automatickou analýzou velkého množství měřených dat.
Školitel: Křupka Ivan, prof. Ing., Ph.D.
Práce se věnuje vysoce aktuální otázce nakládání s průmyslovými odpadními vodami. Tyto vody vznikají v průmyslových a zemědělských výrobách, kde jsou kontaminovány nejrůznějšími organickými či anorganickými látkami. Tlak na ekologickou udržitelnost průmyslových procesů znamená pro producenty výzvu zpracovávat odpadní vodu tak, aby nebyla významnou zátěží pro životní prostředí. Vzhledem k tomu, že se často jedná o poměrně komplexní systémy jak z hlediska návrhu, tak provozu, které jsou zároveň investičně i provozně náročné, hledají se různé způsoby, jak tyto systémy zefektivnit. Strojové učení dnes pomáhá k lepším výsledkům v mnoha oblastech průmyslu a nabízí se tedy možnost jeho využití také na systémy nakládání s průmyslovými odpadními vodami. Práce je zaměřena na zjištění potenciálu využití strojového učení v dané problematice a témat se nabízí hned několik. Odpadní vody mají velmi rozmanité složení a rozmanité jsou také podmínky, do kterých se navrhuje technologie pro jejich úpravu. Jednou z možností využití strojového učení je návrhový nástroj, který by na základě vstupů (průtok, složení, požadavky na výstup, dostupnost odpadního tepla atd.) navrhoval dle zvoleného kritéria (např. minimální spotřeba energie) optimální technologické uspořádání. Šlo by tedy o využití strojového učení a procesní simulace jakožto generátoru dat pro učení. Další možnosti nabízí provoz a řízení. S rostoucí mírou digitalizace se obecně očekává také vyšší objem provozních dat, jejichž analýza může jednak sloužit jako diagnostický nástroj, jednak jako podpora při řízení. Nabízí se využití provozních dat z několika poloprovozních jednotek na zpracování odpadních vod za účelem návrhu jak diagnostického nástroje, tak nástroje pro vyšší úroveň (SCADA) řízení. Při dostatečném množství provozních dat by další potenciál spočíval ve vytvoření digitálního dvojčete technologie, které by mohlo být využito pro ještě pokročilejší formu řízení.
Školitel: Máša Vítězslav, doc. Ing., Ph.D.
Téma se zabývá automatizovanou anotací dat pro Deep learning. Současný vývoj autonomních vozidel je kombinován s umělou inteligencí a různými typy strojového učení jako je Deep learning. Tyto neuronové sítě potřebují ke svému učení velké množství dat. Používá se pro klasifikaci objektů kolem autonomních vozidel. V těchto datech je nutné označit příslušné objekty buď ve 2D nebo 3D. Při běžném přístupu ručního vytváření anotací s ohledem na množství dat v milionech a více souborech to není možné. Proto je třeba rozšířit stávající metody. Nebo vymyslet nové, aby bylo možné zpracovat tak velké množství dat a ušetřit tak čas na vývoj.
Spot je malý čtyřnohý robot, který váží kolem 40 kilogramů a je kompletně elektrický, s výdrží 60 minut na jedno nabití. Robot je vybaven senzory, které zahrnují stereokamery, hloubkové kamery, inerciální měřicí jednotku a snímače polohy/síly v končetinách. Na tomto robotu bude prováděn výzkum spojený s umělou inteligencí, zahrnující autonomní řízení, strategii mise a počítačové vidění. Řídicí jednotka pro AI je Jetson Xavier NX / Orin NX.
Školitel: Matoušek Radomil, prof. Ing., Ph.D.
Cílem výzkumu je experimentální popis vývoje očního slzného filmu s využitím unikátního simulátoru oka a optické metody fluorescenční mikroskopie. Práce bude zaměřena na objasnění účinků vyvíjených umělých slz v podobě očních kapek, které jsou aplikovány při léčbě syndromu suchého oka. Budou uvažovány různé tribologické modely oka, včetně vypreparovaného králičího oka.
Školitel: Vrbka Martin, prof. Ing., Ph.D.
Cílem práce je pomocí experimentálních metod vyvinout model, který bude popisovat třecí chování kontaktu kolo-kolejnice v přítomnosti maziv. Model využije data z reálného provozu k predikci tření v kontaktu, díky čemuž mazací systém pozná, kdy je nutná opětovná aplikace maziva. Výsledek práce bude mít vliv na efektivnější proces mazání kontaktu kola s kolejnicí. Dojde k optimalizaci spotřeby maziva při redukci opotřebení kontaktních těles.
Školitel: Hartl Martin, prof. Ing., Ph.D.
Téma se zabývá rozviřováním metod pro vytváření digitálního dvojčete snímačů v automobilovém průmyslu. Pro aktuální trend autonomních vozidel, je zapotřebí dostatečně otestovat řídicí algoritmus a např. v rámci MIL testování simulovat funkci snímače jako jsou lidar, radary atd. Proto vhodným přístupem je využití digitálního dvojčete. Aby se digitální dvojče chovalo realisticky za každé situace je potřeba rozšiřovat metody vytváření digitálního dvojčete konkrétních snímačů a tím zlepšovat vývoj autonomních vozidel. Ověření nových přístupů by bylo na referenčním projektu vývoje autonomního řízení.
Distribuovaný přístup je současným trendem v mnoha oblastech aplikací výpočetní techniky, např. v komunikacích, databázích, výpočtech, v řídicích aplikacích a v mnoha dalších. U všech těchto oblastí je optimalizace důležitou součástí jejich realizace. Distribuovaný přístup k optimalizacím umožňuje přizpůsobení struktury řešených optimalizačních úloh reálným podmínkám, kdy lze provádět na nižších úrovních dílčí optimalizace, které budou interagovat s ostatními dílčími optimalizacemi, a které se budou podílet na celkovém výsledku.
Školitel: Roupec Jan, doc. Ing., Ph.D.
Experimentálně a počítačově studovat dva různé typy rotujících zařízení určených na uvolnění CO2, zachyceného v kapalném „solventu“ (což je kapalná chemikálie, která absorbuje CO2, jako např. různé aminy) v systému CCUS - Carbon Capture, Utilization and Storage. CO2 který je zachytáván v absorbéru, musí být následně uvolněn a po jeho stlačení transportován k dalšímu využití, nebo uložen dočasně v podzemních geologických strukturách. Uvolnění CO2 z kapalného solventu je energeticky náročné a vyžaduje velmi účinné zařízení. Pokrokovým řešením je použití různých rotujících sítí (rotating packed bed) nebo disků (spinning disc). V obou variantách se musí solvent zahřát, což se děje nejčastěji mírně přehřátou parou, která ohřívá rotující povrch, od kterého se zahřeje solvent a uvolní se z něho CO2. Předmětem doktorandského studia bude nejprve posoudit obě varianty (rotující síť a disk) a následně připravit experimentální stend a pomocí experimentů a počítačových simulací optimalizovat funkci desorbéru s cílem co nejmenší spotřeby energie. K uvolnění CO2 je nutno přivést teplo desorpční (na uvolnění samotného CO2 z kapaliny) a výparné na výrobu lehce přehřáté páry na ohřev rotující sítě/disku a solventu. Sledovat se bude spotřeba energie, množství uvolněného CO2 a možnost zpětného získání tepla po kondenzaci páry. Studium bude součástí řešení projektu Národního centra kompetence Energetika II a spolupráce s průmyslovým partnerem. Z obou zdrojů bude možné studentovi vyplácet stipendium či mu hradit jinou formou částečnou mzdu. Při řešení je možné spolupracovat a udržovat kontakty s Newcastle University ve Velké Británii, kam lze také odjet na Erasmus stáž. Doktorandské studium je vhodné pro studenta Ústavu procesního inženýrství nebo Energetického ústavu a předpokládá se, že student bude mít zájem o praktickou experimentální práci i počítačové simulace.
Školitel: Jícha Miroslav, prof. Ing., CSc.
Práce se věnuje experimentálnímu výzkumu emisí pevných částic z rozhraní kolo-kolejnice, vnikajících zejména při aplikaci maziv a materiálů pro obnovu trakce. Cílem je popsat kritické faktory ovlivňující jejich vznik a působení na okolí.
Práce je zaměřena na experimentální studium mezních stavů a poškození velkorozměrných kluzných ložisek pro větrné elektrárny. Cílem je implementovat do metodiky testování pokročilé metody (vibrodiagnostika, akustická emise) pro sledování stavu a diagnostiku vzniku a rozvoje poškození.
Existuje mnoho aplikací DL v oblasti strojového vidění. Práce se bude primárně zaměřovat na sémantickou segmentaci obrazových dat. Sémantická segmentace se snaží zařadit každý pixel v obraze do jedné z několika tříd, například člověk, robot, nebo auto. Celkovým cílem sémantické segmentace je oddělit objekty od pozadí. Využitelnost je například u samořiditelných aut, při interakci robotů a lidí nebo v jiných aplikacích počítačového vidění, kde je důležité pochopit, co se na obrázku děje, a zároveň odmítnout šum.
Hlavním cílem doktorského studia by mělo být řešení způsobu přístupu k primární letecké celokompozitní konstrukci z pohledu životnosti. Výstupem práce by měla být metodika stanovení zbytkové životnosti konstrukce jako důsledek pouze cyklického zatěžování, tj. bez vlivu prostředí. Předpokládá se využití metodiky založené na rychlosti růstu delaminace. Pro experimentální výzkum se předpokládá realizace únavových zkoušek vzorků nosníků celokompozitních letadel. Úvodním úkolem disertační páce by mělo být shrnout dosavadní poznatky z oblasti únavového chování kompozitních materiálů, zkoušek, definování různých typů hodnocení životnosti a požadavků leteckých předpisů. V další části práce by měl doktorand navrhnou metodiku stanovení životnosti konstrukce, metodiku podložit experimentálním výzkumem a zpracovat do formy umožňující přímou aplikaci v průmyslu.
Školitel: Juračka Jaroslav, doc. Ing., Ph.D.
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.
Řešení složitých inženýrských problémů v moderní době je náročné především kvůli jejich numerickému modelování a analytické složitosti. Tato práce se bude zabývat využitím bioinspirovaných optimalizačních algoritmů s podporou náhradních modelů pro řešení rozsáhlých a výpočetně náročných optimalizačních problémů.
Běžné barevné kamery rozdělují viditelnou část elektromagnetického spektra do tří spektrálních pásem. V případě, že kamera dokáže rozdělit snímané spektrum na desítky až stovky pásem, mluvíme o kameře hyperspektrální. Hyperspesktrální kamery s vysokým počtem pásem pracují obdobně jako řádkové kamery, tj. je nutné zajistit plynulý pohyb kamery nebo snímaného objektu, tak aby byl postupně zachycen celý snímaný objekt. Jakýkoliv pohyb navíc (ať snímaného objektu, nebo kamery) vede k nežádoucímu zkreslení výsledného obrazu. Těžištěm práce bude návrh metod, které tento typ zkreslení potlačí nebo odstraní.
Školitel: Šeda Miloš, prof. RNDr. Ing., Ph.D.
Cílem předkládané disertační práce je vytvoření koncepčního a komplexního přístupu pro vytváření energetických koncepcí. Vzhledem k nově vzniklému trendu energetické transformace stávající infrastruktury municipalit s důrazem na implementace obnovitelných zdrojů a snižování uhlíkové stopy roste potřeba vzniku metodického nástroje pro identifikaci potřebných dat, jejich získávání, analyzování a tvorbu doporučení. Práce bude kombinovat teoretické poznatky v oblasti modelování energetických zdrojů s požadavky průmyslové a komunální sféry. Jedním z důležitých výstupů práce bude vytvoření screeningového nástroje vhodných technologií pro výrobu energie. Nástroj bude respektovat specifické požadavky regionu, ve kterém bude nasazen (zejména pak ČR) a bude vycházet z technicko-ekonomických modelů vhodného detailu. Důraz bude kladen na efektivní implementaci nástroje. Nástroj bude ověřen při řešení případových studií. Postup řešení: • Seznámení se s problematikou energetické infrastruktury municipalit a s aspekty, které ji ovlivňují. • Analýza dostupných dat pro potřeby koncepčního modelování • Studium a analýza vhodných technologií s ohledem na geografické a infrastrukturní limity České republiky. • Návrh a implementace screeningového nástroje • Řešení případových studií
Školitel: Pavlas Martin, doc. Ing., Ph.D.
V současné době je standardem řešit chování kovové konstrukce při dynamickém zatížení, s hodnocením cyklického zatížení nebo problematiky nárazu a borcení konstrukce při nárazu. Cílem práce by měl být systém modelování MKP chování kompozitní konstrukce popisující reálné chování při dynamickém nárazu a návrh tlumících prvků zabezpečující ochranu posádky letadla při nárazu. V rámci práce se předpokládá široká rešerše současného stavu, zvládnutí dostupného standardního MKP řešiče, návrh metod modelování a vyhodnocení a demonstrace na reálné části konstrukce.
Magneticky aktivní polymery jsou materiály, které dokáží měnit svoji tuhost, tlumení či rozměry v závislosti na aplikovaném vnějším magnetickém poli. Míra změny těchto vlastností je dána především složením elastomeru. Ukazuje se, že rychlost změny těchto vlastností, na skokovou změnu magnetického pole, je zatím neprobádaná oblast. Cílem tématu je výzkum a vývoj magneticky aktivních elastomerů se zaměřením na jejich dynamické chování. Výsledky tohoto výzkumu mohou být použity pro vývoj nové generace vibroizolačních systémů, senzorů či aktuátorů. Slibné se jeví i použití bioaplikacích.
Školitel: Kubík Michal, doc. Ing., Ph.D.
Cílem práce je experimentální výzkum možností mazání součástí ve vesmírných aplikacích, které vykonají jen jeden či velmi nízký počet cyklů. Může se jednat například o čepy pyrotechnických aktuátorů, pružiny pro rozvin solárních panelů, šrouby apod. Tyto součásti většinou musí splnit pouze jeden pracovní cyklus, nicméně s vysokou spolehlivostí. Práce bude zaměřena na popis možností mazání těchto dílů a vysvětlení podstaty funkce jednotlivých maziv v závislosti na metodě jejich aplikace a v kombinaci s materiály dílů.
Pojem digitální továrna představuje vytvořený virtuální počítačový model odpovídající skutečnému výrobnímu systému. Dalším krokem digitální transformace je vzájemné propojení virtuálního modelu a skutečného systému pomocí různých komunikačních protokolů. Předmětem práce je výzkum tohoto propojení, odhalení jeho možností a návrh nových konceptů pro snadnější implementaci digitální továrny do reálného výrobního procesu.
Disertační práce bude zaměřena na identifikaci významných provozních parametrů při tvorbě svozových plánů odpadu. Nově nabyté znalosti budou využity pro modelování variability v jednotlivých trasách a opakujících se celcích svozového plánu. Jádro disertační práce bude tvořit formální popis navržených modelů a nové heuristické algoritmy zohledňující stochastický charakter vybraných vstupních dat. Výstupy práce budou využity ve webové aplikaci POPELKA, která je vyvíjena na Ústavu procesního inženýrství. Postup řešení: • Seznámení se s problematikou odpadového hospodářství a zaměření se na provozní parametry svozu komunálních odpadů. • Rozšíření znalostí o moderní programovací techniky a potřebný matematický aparát. • Statistický analýza významných stochastických faktorů ovlivňujících produkci v opakujících se svozových cyklech, dopravní průjezdnost oblastí a dobu obsluhy sběrných hnízd. • Vývoj optimalizačních modelů a heuristických algoritmů pro návrh svozových plánů.
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.
Práce bude zaměřena na modelování a analýzu pohyblivých silových účinků na nosné konstrukce dopravních a manipulačních strojů. Cílem bude návrh koncepce pro modelování zatěžování pohyblivými silovými účinky, které působí na nosné konstrukce mobilních pracovních strojů. Práce bude orientována na identifikaci zatížení vznikajících zejména u stavebních a lesnických mobilních strojů. V experimentální části se bude jednat zejména o verifikaci vybraných navržených modelů.
Práce je zaměřena na využití metod CFD/DEM k modelování chování suspenze vody a pevných částic ve vysoce zatížených kontaktech těles. Cílem je poskytnout teoretické vysvětlení přechodového chování souvisejícího s propadem tření v těchto kontaktech.
Nosná soustava CNC obráběcích strojů musí odolávat působení vnějších vlivů tak, aby stroj dlouhodobě zachovával zejména výrobní přesnost. Nosná soustava je jedna z hlavních částí CNC obráběcího stroje, která se významně podílí nejenom na výrobní, ale i geometrické přesnosti. Mezi vlivy působící negativně na stroj počítáme změnu teploty v okolí stroje, technologii a strategii třískového obrábění. Geometrický tvar nosných těles strojů, topologie a zvolený materiál z které je těleso zhotoveno, mohou výrazně ovlivnit negativní důsledky vzniklých při působení změn teploty a strategie obrábění. Cílem práce je pomocí systémového přístupu nalézt optimální řešení nosné soustavy pro tento druh a typ CNC obráběcích strojů.
Školitel: Marek Jiří, prof. Dr. Ing., Ph.D., DBA
Snahou výrobců CNC obráběcích strojů je maximální uspokojení potřeb zákazníka. Jednou z možností, jak toho dosáhnout, je mít důsledný stavebnicový systém, který umožní efektivně zhotovit obráběcí stroj dle přání zákazníka z jednotlivých stavebních modulů. Kromě toho je žádoucí myslet na principy cirkulární ekonomiky. Cílem práce je vybrat představitele druhu a typu CNC obráběcího stroje, na kterém budou aplikovány principy modularity a zásady cirkulární ekonomiky. Tomu všemu musí předcházet důkladný rozbor podstatných veličin, které ovlivňují tento návrh. Návrh modulárního systému bude důsledně řešen systémovým přístupem.
Cílem je výzkum vlivu procesních parametrů na multi-materiálové rozhraní dvou kovových materiálů vytvářených pomocí aditivního procesu laserové fúze práškového lože (LPBF). Součástí práce je nalezení vhodné materiálové kombinace. Prvním možným zaměřením jsou teplotně namáhané komponenty typu tělesa raketového motoru, kde je třeba zpracovat rozhraní slitiny na bázi mědi a niklové superslitiny. Druhou možností je zaměření na rozhraní slitiny titanu a hliníku, které míří na strukturální díly satelitu vyžadující dobrou pevnost a zároveň dobrou lokální teplotní vodivost.
Moderní oblast bezpilotních vrtulníků vyžaduje specifický návrh rotorových listů a rotorů obecně. Vzhledem k režimům práce a požadavkům na letovou obálku je nutné listy aerodynamicky, aeroelasticky a pevnostně optimalizovat. Cílem práce je návrh listů pro rotor bezpilotního prostředku s vyzokými výkony.
Současný vývoj podvozků kolejových vozidel ukazuje značný potenciál pro zlepšení vlastností pojezdu pomocí semiaktivně řízených tlumičů. V modelech byl doposud ověřen přínos rychlých magnetoreologických tlumičů, které jsou ale drahé a v konzervativní komunitě vývojářů železničních vozidel příliš progresivní. Tyto problémy by mohly být eliminovány, pokud by na trhu byly dostupné klasické semiaktivní tlumiče s možností řízení pomocí solenoidového ventilu. Změna tlumící síly v reakci na řídicí signál u dostupných tlumičů tohoto typu je ale příliš pomalá. Cílem práce je tedy vývoj a experimentální ověření semiaktivního tlumiče se solenoidovým ventilem s rychlou časovou odezvou.
Školitel: Klapka Milan, doc. Ing., Ph.D.
Cílem práce bude vyvinout systém inteligentního odpružení horských elektrokol. Současné komerčně nabízené elektricky řízené systémy odpružení na kolech nevyužívají potenciál rychlé semiaktivní regulace. Současné systémy tak pouze umožňují automatické ovládání ventilů, které se u starších modelů musely nastavovat ručně. Kvalitou jízdy ale tyto elektricky ovládané tlumiče nejsou schopny zajistit lepší jízdní vlastnosti oproti optimálně nastavenému pasivnímu nebo adaptivnímu tlumiči. Rychlé semiaktivní tlumení s magnetoreologickými tlumiči umožňuje kvalitativní posun v dosažitelném pohodlí jízdy a přítlaku kola na vozovku. V současnosti probíhá vývoj demonstrátorů jednotlivých komponent. Tyto komponenty ale bude nutné integrovat do celého funkčního systému a experimentálně ověřit funkčnost. Těžiště práce bude zejména ve zjištění omezujících vlastností reálných prvků systému (tlumiče, senzory atd.) a následnému návrhu optimálního řízení systému. Významnou částí práce budou jízdní zkoušky.
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.
Cílem je optimalizace parametrů textury aplikované na povrchy náhrad velkých kloubů člověka při snaze zlepšit podmínky mazání, snížit tření a opotřebení a tím prodloužit životnost náhrady. Předpokládá se spolupráce s akademickou i komerční sférou, přičemž výstupem bude prototyp moderního implantátu, který bude vhodný pro klinické testování.
Školitel: Nečas David, doc. Ing., Ph.D.
Téma se zabývá optimalizací výkonových prcků elektronického obvodu elektromobilu. Aktuální trend elektromobilů přináší i řadu problému. Jedním z nich je dojezdová vzdálenost a snahou je tento parametr elektromobilu zvyšovat. Proto je velice důležité se věnovat výkonové elektronice vozidla, kde dochází k významným ztrátám energie spínáním a vypínáním např. Mosfetů. Proto je zapotřebí se věnovat vývoji ať samotných elektronických prvků a zlepšovat jejich vlastnosti tak optimalizaci celého managementu řízení toku energie.
Větrné elektrárny (VE) jsou jedním z celosvětově rozšířených alternativních zdrojů elektrické energie. Snaha o maximalizaci účinnosti elektrárny vede k vysokým nárokům na konstrukci a zároveň je požadována vysoká spolehlivost všech konstrukčních částí. Mezi kritické součásti patří zejména ložiska hnacího ústrojí. Vzhledem k časově proměnlivému zatížení je obtížné stanovit spolehlivě jejich životnost a zároveň je třeba zabránit jejich havárii za provozu, neboť může dojít k poškození celé turbíny a vysokým škodám. Cílem práce je vývoj pokročilé prediktivní diagnostické metody pro sledování technického stavu ložiska VE s využitím metod nedestruktivního testování.
Automatizace a inteligentní zpracování dat je významným prvkem moderní laboratorní praxe. Automatizace laboratoří a zpracování dat ve zdravotnictví zahrnuje multidisciplinární strategické technologie. Cílem je navrhnout autonomní laboratoř pro daný druh provozu, v našem případě se zaměřením na analýzu krve a následné zpracování dat s podporou umělé inteligence. Práce bude probíhat ve spolupráci s FN Brno.
Téma dizertační práce je zaměřeno na řešení pokročilé proaktivní multiparametrické on-line a off-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 vybraných strojírenských firmách.
Školitel: Hammer Miloš, doc. Ing., CSc.
Téma se bude zabývat rozšířením stávajících metod pro rozpoznávání jízdních pruhů na vozovce. Metoda bude založena na neuronových sítích a bude zaměřena na rychle rozpoznávání pruhů 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.
Téma se bude 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.
Disertační práce bude zaměřena na analýzy aktuální produkce a nakládaní s odpady, popis vazeb v odpadovém hospodářství a jejich využití při tvorbě pokročilých modelů matematického programovaní. Jádro disertační práce bude spočívat ve vývoji algoritmů pro rekonstrukci toků v síti. Důležitým faktorem je vyhodnocení víceznačnosti řešení a návrh přístupu pro identifikaci dopadů na producenty odpadu. Důraz bude kladen na vhodnou softwarovou implementaci a nasazení dostupných výpočetních kapacit. Postup řešení: • Seznámení se s problematikou odpadového hospodářství a faktory, které ho ovlivňují. • Rozšíření znalostí o moderní programovací techniky a potřebný matematický aparát. • Vývoj a implementace algoritmů pro odhad toku odpadu s vazbou na konečné nakládání a s ohledem na dostupná data • Analýza významných faktorů ovlivňující subjekty v odpadovém hospodářství a jejich zahrnutí do matematických modelů.
Cílem práce je vyvinout model, který bude predikovat chování TCP multifunkční hrotové brusky založený na dílčích geometrických chybách stroje pro úpravu kompenzací na stroji. Při procesu broušení na multifunkční hrotové brusce vznikají odchylky mezi nástroje a obrobkem. Tyto odchylky jsou závislé na volbě technologie broušení. Navržený model bude respektovat zvolenou technologii broušení a tomu přizpůsobovat kompenzační tabulky. V rámci práce budou vznikat také koncepce integrace senzoriky do stroje pro získání nezbytných dat pro výpočty predikce TCP. Výstup práce bude mít přímý vliv na zvýšení geometrické přesnosti multifunkční hrotové brusky.
Školitel: Holub Michal, doc. Ing., Dipl.-Ing, Ph.D.
Výzkum je zaměřen na analýzy opotřebení dentálních výplňových materiálů v důsledku čištění zubů pomocí zubního kartáčku a zubní pasty při každodenní ústní hygieně. Jedná se o experimentální práci, ve které budou diskutovány zejména vlivy materiálu zubní výplně, tvaru zakončení a tvrdosti vláken kartáčku, abrazivity zubní pasty či vliv použití manuálního a elektrického kartáčku.
Téma se zabývá detekcí a predikcí poruch ať vozidla jako celku nebo jednotlivých komponent. K aktuálnímu trendu propojování vozidel, sbírání informací a vytváření chytrých měst je potřeba vhodně predikovat poruchy ať různých zařízení tak i vozidel. Proto je nutné stávající metody dále rozvíjet nasazením umělé inteligence a různých přístupů strojového učení jako Deep learning. Důležitým aspektem je přesnost predikce a s tím spojené náklady. Proto by nové přístupy byly testovány jak experimentálně, tak virtuálně.
Zvyšování efektivity zemědělských strojů je jedním z nástrojů, vedoucích k budování moderních a udržitelných postupů v zemědělství. Za nejvíce reprezentativní stroj, obstarávající práce v zemědělské produkci, je považován traktor, a to především díky možnosti spojení s širokou škálou pracovního nářadí, přičemž jedním z nich je i čelní nakladač, umožňující manipulaci s různými druhy materiálů, či břemen. Klíčovou roli při práci s čelním nakladačem z hlediska stability a bezpečnosti (proti převrácení) hraje poloha těžiště stroje (dynamicky se měnící s aktuální polohou čelního nakladače). Pokud k tomu přidáme aspekt dynamické změny rychlosti (i reverzace) a směru jízdy traktoru, dochází v praxi ke ztrátě stability velmi snadno (typická kombinace rychlé jízdy, zatáčení a zvednutého výložníku čelního nakladače). Výrobci traktorů mají pro tento typ práce nastaveny limity z hlediska rychlosti, výšky výložníku nebo hmotnosti nákladu. Díky konzervativnosti těchto limitů není potenciál stroje plně využit a využití kombinace multi-body modelování a nástrojů zpětnovazebného učení otevírá prostor pro zvýšení efektivity a bezpečnosti tohoto druhu práce. Cílem disertační práce je vytvoření výpočtového modelu na bázi multi-body, reprezentující dynamické vlastnosti klíčových funkčních celků sestavy traktoru s čelním nakladačem a následný návrh virtuálního prostředí, jež umožní aplikaci algoritmů zpětnovazebného učení s cílem optimalizace ovládání při dané konkrétní pracovní operaci. Vzniklý výpočtový model tedy umožní virtuální reprezentaci fyzikálních vlastností stroje, přičemž implementace řízení pomocí nástrojů strojového učení poskytne zvýšení efektivity výkonu daného pracovního procesu, jež je v praxi významně závislý na zkušenostech obsluhy.
Školitel: Koňas Petr, doc. Ing., Ph.D.
Cílem práce je poskytnout experimentální důkaz o přechodovém chování bodových kontaktů za přítomnosti suspenze vody a pevných částic v okamžiku propadu tření a vysvětlit povahu tohoto jevu na základě optického pozorování kontaktu. Důraz je kladen na popis rozsahu tohoto problému ve smyslu provozních podmínek a reologických parametrů suspenze.
Cílem práce je dosáhnout režimu nízkého tření v bodových kontaktech za pomocí synergie povrchových vlastností kontaktních těles a nanočástic rozptýlených v kapalném mazivu. Práce obsahuje studium tření, opotřebení a tloušťky mazací vrstvy v mezném a smíšeném režimu mazání. Nové technologie umožní snížit energetické ztráty v tribologických uzlech.
Téma se zabývá sofistikovaným testováním mechatronikých systémů. Každý vývoj mechatronických systémů v sobě obsahuje obrovské množství testů složených TC a TP a vše je spojeno přes V digram. To přináší velký přínos v hledání chyb, ale také stále vysokou cenu vývoje a čas vývoje. Proto se řada vývojářů v této oblasti snaží standartní přístup v podobě V digramu optimalizovat, aby se snížily náklady a čas, ale zároveň bezpečnost mechatronických systémů se zvyšovala. Proto je potřeba tyto metody a přístupy testování dále rozšiřovat a optimalizovat využitím umělé inteligence.
Automatické řízení umožňuje provoz systémů s lepšími výkony a efektivitou ve srovnání s řízením prováděným člověkem. Pro dosažení nejlepších výsledků je třeba vzít v úvahu nelineární chování systémů i míru nejistoty jejich stavových veličin. Jednou z možností řízení pro tyto systémy je Incremental Nonlinear Dynamic Inversion (INDI). Tato nelineární metoda nahrazuje potřebu znalosti přesného modelu měřením úhlových rychlostí ve zpětné vazbě. Proto je vhodná k použití na flexibilní křídla i systémy funkčními při poruchových stavech. Metoda INDI bude aplikována na morfovatelné flexibilní křídlo v rámci projektu BAANG (Horizon Europe Programme, Reg. No. 101079091). Dále bude rozvíjeno téma FBW aktuálně řešené na LU.
Školitel: Hlinka Jiří, doc. Ing., Ph.D.
Téma je zaměřeno na výzkum pokročilých možností hodnocení kvality povrchu po třískovém obrábění. Cílem je vyvinout metodiku monitoringu a vyhodnocování profilových i plošných parametrů textury povrchu v souladu s trendy digitalizace průmyslových procesů a efektivity výroby.
Školitel: Jankových Róbert, doc. Ing., CSc.
Výzkum bude zaměřen na analýzu protiskluzových vlastností materiálů využívaných pro výrobu podešví bot. Jedná se o experimentální práci zaměřenou na popis vývoje součinitele tření a chování mazacího filmu v kontaktu podešve s definovanou podložkou při skluzu. Předpokládá se využití kombinace optických tribometrů a zařízení pro měření součinitele tření v kontaktu celé boty s podlahou a venkovním prostředím např. chodníkem nebo ledovou plochou.
Cílem práce je navrhnout vhodné složení tuhých modifikátorů tření pro aplikaci na okolek a běhoun kola kolejových vozidel. Při hledání vhodného složení musí být kromě velikosti adheze hodnocena také spotřeba navržených kompozice a redukce kvílivého hluku.
Téma se zabývá vývojem virtuálního prostředí pro testování autonomních vozidel nebo jejich snímačů. Trend autonomních vozidel přináší řadu úskalí, a to v podobě bezpečnosti. To je výzvou pro vývojáře, kdy jim pomáhá standart ISO/PAS 21448 SOTIF, aby bezpečnost takovýchto autonomních vozidel nebo jejich asistenčních systému ADAS byla zvýšena. S tím souvisí testování autonomních vozidel ve virtuálním prostředí. Proto je potřeba aktuální metody a přístupy rozšiřovat. A vyvíjet takové virtuální prostředí zahrnující různé scénáře pro testování ať celého autonomního systému nebo jednotlivých snímačů jako jsou kamery, lidary, radary atd.
Téma se zabývá vytvářením virtuálního světa okolo autonomních vozidel. Pro aktuální trend autonomních vozidel, je zapotřebí dostatečně přesně predikovat trajektorie objektů okolo autonomně řízeného vozidla. Dále je nutné sledovat další aspekty pro řízení jako jsou křižovatky, značky, jízdní pruhy atd. Z těchto informací je potřeba vytvářet dostatečně přesný virtuální svět okolo vozidla. To znamená kombinací výpočtových modelů vozidel, objektů a dalších informací rozšiřovat metody pro ucelené a přesnější vnímání okolí.
Cílem práce je objasnit jak lokální změny geometrie a povrchových vlastností působí na tření a únosnost hydrodynamicky mazaných kluzných kontaktů. Práce obsahuje měření mazacího filmu na simulátorech s transparentním tělesem pro opticky vhled do kontaktu. Nové poznatky umožní vyvinout výkonově optimalizovaná kluzná ložiska.
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.
V rámci testování interiérových bezpečnostních prvků osobních automobilů je možné s výhodou využít speciálního testovacího zařízení, bočních saňových zkoušek, které významnou měrou snižují materiálové, finanční i časové náklady pro jejich realizaci. Vzhledem k nutnosti odladění průběhu realizace technického experimentu a nutnosti využití prototypových dílů je i přes snížení počtu těchto dílů snahou i nadále minimalizovat jejich počet. Pro jejich minimalizaci je nutné využít dat ze snímačů umístěných na testovacím zařízení spolu s výpočtovým modelem, které se budou vzájemně doplňovat a dojde ke zvýšení sofistikovanosti. Cílem disertační práce je vytvoření digitálního dvojčete, které bude nejen využívat dat ze snímačů, ale bude v reálném čase předávat informace zpět pro sofistikované řízení celého průběhu testu. Předpokládá se vytvoření odpovídajícího redukovaného modelu na bázi neuronových sítí s využitím technik hlubokého učení supervised i unsupervised. Podmínkou je akcelerace vytvořeného modelu pomocí GPU akcelerátorů jak ve fázi učení, tak inference. Cílem práce je zvážení možností generativní AI pro účely urychlení procesu učení parametrických úloh redukovaných modelů.
Smyslem práce bude navrhnout modely umělých neuronových sítí pro automatickou diagnostiku tak, aby klasifikátor automaticky rozeznal anomální stavy definované strojní součásti. Algoritmy AI je např. možné naučit automaticky rozeznávat poruchové stavy převodovky bez dohledu vibrodiagnostika, a to jak z časových signálů zrychlení, tak i z FFT spekter, spektrogramů a orbit hřídelového kmitání v kluzných ložiscích.
Cílem je komplexní tribologický popis chování kloubních náhrad s aplikovaným povlakem. Jedná se experimentální práci založenou na studiu tření, mazání a opotřebení s využitím biotribologických simulátorů. Předpokládá se spolupráce jak s akademickou, tak s komerční sférou, přičemž výstupem bude implantát nové generace, který bude splňovat požadavky biokompatibility a bude tak vhodný ke klinickým testům.
Cílem disertační práce bude vývoj analytických nástrojů v oblasti oběhového hospodářství. Nedílnou součástí práce bude oblast dopravy odpadů zahrnující algoritmizaci efektivního prohledávání rozsáhlých sítí. Student rozšíří svoje znalosti z okruhu programování a statistických metod a využije je pro zpracování reálných dat. Při vývoji původního přístupu pro hodnocení rozsáhlých studií bude využívat již existující komplexní nástroje NERUDA, TIRAMISO, REVEDATO a POPELKA vyvinuté na Ústavu procesního inženýrství (ÚPI). Tyto nástroje bude dále rozvíjet pomocí nově navržených algoritmů a rozšiřovat tím jejich funkcionality. Důraz bude kladen na vhodnou softwarovou implementaci a nasazení dostupných výpočetních kapacit. Motivace této práce pramení z potřeby implementovat existující pokročilé matematické modely do výpočtových nástrojů pro použití v průmyslové praxi. Budou řešeny tyto body: • Seznámení se s problematikou oběhového a odpadového hospodářství a souvisejícími mechanismy z provozu. • Nastudování principů existujících výpočetních nástrojů na ÚPI (NERUDA, TIRAMISO, REVEDATO, POPELKA aj.). • Rozšíření znalostí o moderní programovací techniky a potřebný matematický aparát. • Vývoj a implementace algoritmů do existujících nebo nově vznikajících softwaru se zaměřením na průmyslově orientované aplikace.
V armádních aplikacích je důležitým požadavkem efektivní utlumení rázového zatížení. Může se jednat o tlumení zákluzů děl, tlumení sedaček při výbuchu či pádu stroje, a další. Publikované práce ukazují, že nasazení magnetoreologického (MR) systému odpružení spolu se semi-aktivním řízením může být významný posunem v této oblasti. Pro tyto aplikace je typické, že se pístové rychlosti pohybují v jednotkách m/s a dosahuje se vysokých tlumících sil. Jedná se tedy o poměrně extrémní pracovní podmínky pro tlumiče. Těžiště práce bude zejména v oblasti popisu chování MR kapaliny ve vysokých rychlostech a následná aplikace těchto poznatků do konstrukce magnetoreologického tlumiče. Důležitou oblastí bude i problematika návrhu senzorů a způsobu řízení. Cílem práce tedy bude vývoj a experimentální ověření MR systému odpružení pracujících za vysokých pístových rychlostí.
Cílem je navržení a ověření komponent mísícího zařízení pro dosažení homogenity suspenze cemento-kompozitní směsi při průběžném aditivování základní směsi. Extrudát bude aditivovaný jednou nebo více komponentami s rozdílnými reologickými vlastnostmi a chemickým složením. Pro zajištění správných vlastností směsi je nutné dosáhnout rovnoměrné distribuce (homogenity) jednotlivých míchaných složek během relativně krátkého času. Dílčí cíle: 1. Stanovení metodického postupu vývoje od simulace přes výrobu po ověření zařízení. 2. Definování hypotézy o vlivu zvolených parametrů zařízení na homogenitu směsi. 3. Návrh, výroba a experimentální provoz experimentálních prototypů. 4. Popsání vlivu geometrie míchadel na míru homogenity směsi. 5. Popsání vlivu procesních parametrů zařízení (např. otáčky) a jejich vazba na materiálové vlastnosti a procesní parametry 3D tisku. 6. Výsledkem jsou buď 3 impaktované publikace nebo 3 zapsané výstupy duševního vlastnictví alespoň typu užitný vzor (je možné kombinovat).
Současný vývoj podvozků kolejových vozidel ukazuje značný potenciál pro zlepšení vlastností pojezdu pomocí semiaktivně řízených tlumičů. Nicméně většina dostupných informací vychází z dat získaných na základně simulací. Cílem této práce je experimentální ověření přínosu semiaktivně řízeného systému odpružení kolejového vozidla. Součástí práce bude vývoj vhodného tlumícího prvků a jeho testy na jednopodlažní elektrické jednotce. V roce 2024 jsou plánovány testy na nízkopodlažní elektrické jednotce InterPanter na reálné trati.
V současné době probíhá intenzivní vývoj a výzkum v oblasti magneticky aktivních elastomerů a jejich aplikací. Tyto materiály dokáží reverzibilně změnit tuhost v závislosti na aplikovaném vnějším magnetickém poli. Zajímavou aplikací těchto materiálů jsou inteligentní vibroizolační systémy či silentbloky, které dokáží reagovat na aktuální zatížení. Cílem práce je vývoj a experimentální ověření vibroziolačního systému pracující s magneticky aktivním elastomerem.
Nanopovlaky, s tloušťku pod 100 nm, se uplatňují v širokém spektru aplikací, kde je potřeba upravit vlastnosti povrchu při zachování původních rozměrů. Široké využití nacházejí nanopovlaky zejména jako ochrana proti abrazi a IR záření, výhodou povlaků je větší chemická a korozní odolnost, možnost alternace třecího a tepelného odporu. Pro nanášení nanočástic lze použít různých metod, jako je rentgenová litografie, nanografting, galvanizace nebo sprejové nanášení. Hlavním požadavkem je snadná aplikace, nízká a homogenní tloušťka vrstvy po celém povrchu. Disertační práce je zaměřena na tvorbu nanopovlaků pomocí sprejů, kde je výsledná kvalita vrstvy ovlivněna chemickým složením roztoku, koncentrací nanočástic, zvoleným typem atomizačního zařízením a interakcí aerosolu s okolním prostředím před aplikací na povrch. Výsledná kvalita nanášené vrstvy nemusí vykazovat optimální parametry při nesprávně zvoleném sprejovém zařízení nebo nevhodných aplikačních podmínkách. Cílem práce je posoudit vliv tvorby aerosolu (mřížkový atomizér, ultrazvukový atomizér, dvoumédiový atomizér) a podmínek okolního prostředí (vlhkost, teplota, rychlost proudění) na kvalitu nanášené vrstvy pro používané chemické roztoky s širokou koncentrací nanočástic. Téma je multidisciplinární. Má plné technicko-materiální zabezpečení, zejména laboratorní vybavení, techniku a materiál pro experimenty. Předpokládá se částečná finanční podpora studenta z projektu. Téma má vazbu na stávající nebo podaný výzkumný projekt. Předpokládá se několikaměsíční stáž na zahraničním pracovišti se záměrem posílení mezinárodní spoluprace, účast na technických seminářích a prezentací na konferencích. Před přijímacím řízením je nutno kontaktovat a školitele a probrat podrobnosti studia.
Školitel: Jedelský Jan, prof. Ing., Ph.D.
Cílem tématu je výzkum a vývoj strukturovaných magnetických obvodů vyráběných metodou 3D kovového 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 či aktuátorů.
Cílem tématu je výzkum a vývoj nové generace magnetoreologických kapalin s vysokou sedimentační stabilitou, vhodnými reologickými vlastnostmi, krátkou časovou odezvou, výbornými tribologickými vlastnostmi a životností. Téma je zaměřeno také na pochopení chování této kapaliny v neuniformních magnetických polích.
Cílem je výzkum, vývoj a komplexní popis materiálu na bázi hydrogelu, který lze potenciálně využít jako náhradu kloubní chrupavky. Jedná se o experimentální práci založenou na využití kombinace biotribologických simulátorů při současném studiu mechanických a viskoelastických vlastností. Výstupem bude materiál, kterým bude možné alespoň částečně nahradit kloubní chrupavku bez nutnosti zavedení kloubní náhrady.
Smyslem výzkumu je tribologický popis chování implantátů pro lokální náhrady defektů kloubní chrupavky. Jedná se o experimentální práci založenou na využití kombinace biotribologických simulátorů a optických metod. Předpokládá se testování vhodných biokompatibilních materiálů včetně slitin titanu vyrobených aditivní technologií Selective Laser Melting a hydrogelů pro modely kloubní chrupavky.
Zařízení CaviPlasma kombinuje hydrodynamickou kavitaci a nízkoteplotní plazmový výboj pro čištění odpadní vody od biologických polutantů (bakterie, sinice) ale také zbytků léčiv, antikoncepce, pesticidů atd. Cílem dizertační práce je optimalizace hydraulické části, tj. výzkum optimálního generování kavitace resp. superkavitace pro zajištění efektivní eliminace kontaminantů. Bude využita kombinace výpočtového modelování proudění a experimentálního výzkumu v hydraulické laboratoři s využitím vysokorychlostní vizualizace.
Školitel: Rudolf Pavel, doc. Ing., Ph.D.
Cílem je vyvinout experimentálně ověřený numerický model popisující průtokové a výkonnostní parametry v úzkých spárách velkorozměrných hydrostatických uložení s uvažováním vlivů elastické deformace, geometrických chyb, asymetrického zatížení, termálních efektů a řízení průtoku.
Hluk vznikající za provozu kolejových vozidel je stále aktuálním společenským problémem. Jedním z hlavních zdrojů silných hlukových projevů je kontakt kola a kolejnice. V případě nepříznivých provozních podmínek může dojít k nadměrnému příčnému rozkmitání kola, které vede k vyzáření silného akustického signálu. Ačkoliv již byly popsány některé hypotetické mechanismy, jak hluk v kontaktu kola a kolejnice vzniká, stále nebyla celá řada jevů uspokojivě prozkoumána. Zejména v souvislosti s moderním přístupem řízení adheze na rizikových traťových úsecích díky aplikaci tekutých či pevných látek na povrch či boky kolejového svršku. Cílem práce je zkoumání vlivu provozních podmínek v modifikovaném kontaktu na výskyt nežádoucího hluku a jeho šíření do okolí.
Téma se zabývá vývojem v oblasti komunikace vozidle s čímkoliv dalším. Aktuální trend Internetu věcí, chytrých měst a V2X přináší výzvu pro vývojáře, kde mohou nastat problémy z hlediska bezpečnosti nebo jaké informace předávat a jak s nimi mají vozidla pracovat. Této problematice pomáhá zavádění 5G sítí a tím je potřeba stávající metody dále rozšiřovat, nebo vymýšlet nové přístupy a využití v oblasti autonomních vozidel a elektromobilů. To znamená například V2X v oblasti komunikace s dobíjecími stanicemi, rezervace volných dobíjecích míst atd.
Cílem je výrobní a výkonnostní optimalizace geometrie kapsy a buňky velkorozměrového hydrostatického ložiska pomocí CFD simulace s experimentálním ověřením. Jedná se o výzkumnou experimentální práci vedoucí ke snížení ztrátového součinitele a energetické náročnosti hydrostatických uložení.
Cílem práce je pomocí experimentálních metod navrhnout model, který bude popisovat geometrické chování CNC frézovacího stroje při procesu obrábění. Model bude využívat data získaná z výrobního procesu, přičemž součástí práce bude i vývoj rozhraní pro komunikaci a zpracování dat mezi strojem a průmyslovým počítačem. Výstup práce bude mít přímý vliv na zvýšení výrobní přesnosti a snížení výroby neshodných dílců.
Cílem práce je studium chování tenkostěnných 2D struktur s různými typy buněk a různými rozměrovými parametry buněk a popis jejich deformačních charakteristik při různých způsobech zatěžování (ohyb, krut, tlak...). Práce zahrnuje jak experimentální studium 3D tištěných struktur, tak výpočtové modelování jejich chování s využitím MKP. Globálním cílem je dosáhnout popisu chování různých typů struktur tak, aby bylo možné jejich vhodnou kombinací navrhovat jednoduché jedno-komponentní flexibilní mechanismy.