Ing. Jan Heczko, Ph.D.

Aditivní technologie (3D tisk) umožňují navrhovat díly s vlastnostmi, o kterých se dříve konstruktérům ani nesnilo. Tyto technologie umožňují cíleně „programovat“ vnitřní strukturu tisku - lokálně ji zesílit pro přenos vysokého zatížení, nebo ji naopak oslabit pro vytvoření deformačních zón a bezpečnostních pojistek. Abychom však mohli tyto vlastnosti plně využít, neobejdeme se bez kombinace laboratorních experimentů a matematických modelů.

Postup a hlavní cíle projektu:

• Parametrický návrh: Vytvoření geometrie a vnitřní struktury testovacích vzorků.
• Realizace: Výroba vzorků na 3D tiskárně (FDM/SLA).
• Experiment: Měření vlastnsní vyrobených vzorků.
• Vyhodnocení: Kvantitativní popis získaných dat a jejich porovnání s teoretickými předpoklady.

Ing. Jan Heczko, Ph.D.

Ve světě počítačových simulací obvykle existuje ostrá hranice: buď modelujeme proudění kapalin, nebo deformace pevných těles. Co se ale děje v okamžiku, kdy se látka mění z jedné formy v druhou? Ať už jde o tuhnutí slitiny v odlévací formě, tavení plastu v trysce 3D tiskárny nebo procesy v tkáních živých organismů, klasické metody zde často narážejí na své limity. Tento projekt umožní nahlédnout do světa moderní výpočetní mechaniky a prozkoumat přístupy, které si poradí i s takto komplexními stavy hmoty.

Postup a hlavní cíle projektu:

• Algoritmizace: Seznámení se s principy bezsíťových (meshless) numerických metod.
• Implementace: Naprogramování jednoduchého simulátoru, který dokáže reprezentovat materiál v různých skupenstvích.
• Simulace fázových přechodů: Modelování procesů jako tání či tuhnutí a sledování interakce mezi "tekutou" a "pevnou" fází materiálu.
• Vizualizace: Grafické znázornění výsledků a analýza chování modelu.

Ing. Jan Krystek, Ph.D.

Úspora hmotnosti konstrukce je stále aktuálním tématem prakticky ve všech odvětvích průmyslu. S hmotností konstrukce totiž souvisí energetická náročnost provozu či úspora vstupních surovin pro výrobu a tím i cena konstrukce. S rozvojem nových technologií a nových materiálů se stále objevují nové možnosti, jak docílit odlehčené konstrukce a neztratit nic na její pevnosti či tuhosti.

• Hlavní cíl práce: Navrhnout co nejlehčí konstrukci pro zatížení ohybem, která splní předepsanou mez průhybu a minimální požadovanou únosnost
• Návrh: Vytvoření geometrie konstrukce a navržení materiálové struktury.
• Realizace: Výroba dané konstrukce či její části v originálním či modelovém měřítku.
• Experiment: Zkouška pevnosti a tuhosti navržené konstrukce.
• Vyhodnocení: Popis získaných dat z měření a srovnání s původním řešením či teoretickými předpoklady.

Ing. Stanislav Plánička, Ph.D.

Studium pohybu částic v proudící tekutině i dnes neustále získává na důležitosti. Příslušné poznatky jsou posléze využitelné v mnoha oborech, z těch nejdůležitějších a nejaktuálnějších uveďme především řešení rozstřiku paliva uvnitř spalovacích motorů nebo šíření virových částic v uzavřených prostorech. Zákonitosti interakce rozptýlených částic s nosnou tekutinou tradičně využívají konstrukce různých typů odstředivých separátorů, které lze navrhovat například pro různé kombinace skupenství látek, nebo různé separační výkony.
Hlavním cílem projektu je studium zákonitostí pohybu prachových částic nesených v proudícím vzduchu uvnitř zjednodušeného modelu cyklonového separátoru s využitím metody diskrétních částic. V průběhu řešení projektu je potřeba osvojit si základní práci s programem pro tvorbu výpočetních sítí, dále pomocí výpočtového softwaru ANSYS Fluent řešit proudění vzduchu uvnitř zjednodušené 2D geometrie separátoru a následně simulovat pohyb nesených částic. Závěrem potom z analýzy dosažených výsledků stanovit vliv návrhových parametrů (průměr separátoru, velikost částic, průtok aj.) na efektivitu procesu separace a formulovat zobecněné principy o pohybu pevných částic v proudící tekutině.

Ing. Libor Lobovský, Ph.D.

Při náhlém kolapsu přehradní hráze dochází k vytvoření přívalové vlny vody, která najednou začne unikat z přehradní nádrže. Tato vlna může nabýt obrovských rozměrů a být ničivá pro všechno, co ji přijde do cesty. Šíření přívalové vlny je možné předpovídat pomocí počítačových simulací a experimentálních modelů. Postupy a metody, které se při vytváření těchto simulací a modelů používají, lze ale přímo uplatnit i při řešení podobných úloh, kdy vlna kapaliny interaguje se svým okolím, např. při simulacích pohybu lodi po klidné řece či rozbouřeném moři, při řešení přelévání pohonných hmot v nádržích automobilů nebo při návrhu vodní turbíny. Obecně lze hovořit o úlohách proudění kapaliny s volnou hladinou, přičemž při řešení nabízených experimentů je středem zájmu nejen analýza pohybu přívalové vlny, ale především její silové účinky na předměty, do kterých tato vlna narazí.
Cílem projektu je realizace série experimentálních měření protržení hráze v předpřipraveném testovacím kanále z plexiskla, který je k dispozici na Katedře mechaniky, FAV, ZČU v Plzni. Při tomto měření bude analyzován pohyb vlny prostorem pomocí multi-kamerového systému a silové účinky vody při nárazu na stěnu kanálu pomocí miniaturních tlakových senzorů. V případě zájmu lze toto téma rozšířit o vývoj software pro analýzu naměřených dat.

Ing. Radek Bulín, Ph.D.

Techniky počítačového modelování jsou běžně využívány při vývoji nových vozidel či jejich dílčích komponent. Vytvořené virtuální modely pak mohou simulovat různé jízdní manévry či stavy vozidla a dovolují hlouběji analyzovat jeho vlastnosti bez nutnosti vynaložení prostředků na tvorbu experimentálních prototypů. Přístupů pro počítačové modelování vozidel je velké množství a liší se především tím, jakou problematiku má vytvořený model věrně popisovat.
Cílem projektu je vytvoření zjednodušeného počítačového modelu vozidla a jeho komponent s následnou analýzou vlivu různých jeho parametrů.

Ing. Štěpán Dyk, Ph.D.

Nelineární dynamické systémy mohou vykazovat známky tzv. chaotického chování, kdy při velmi malé změně počátečního stavu se systém může začít vyvíjet či chovat kvalitativně zcela odlišně. I formálně jednoduché systémy tak mohou vykazovat na první pohled náhodné či nepředvídatelné chování a podivné vlastnosti (viz tzv. podivný atraktor).
Cílem projektu je vytvoření počítačových modelů vybraných nelineárních dynamických soustav a jejich zkoumání s ohledem na chaotické chování. V rámci projektu je možné rozšíření o vývoj experimentálního demonstrátoru vybrané mechanické soustavy např. prostřednictvím 3D tisku.

Ing. Vladimír Lukeš, Ph.D.

Pro záchranu nebo samozáchranu horolezce, např. z ledovcové trhliny, se používají různé druhy lanových kladek, pomocí kterých je možné zachraňovaného snadněji vyprostit. Improvizovaná lanová kladka je zpravidla vytvořena pomocí lana, horolezeckých karabin a tzv. blokantů, které zabraňují zpětnému pohybu zachraňovaného.
Cíl projektu je seznámit se s různými typy lanových kladek vhodných pro záchranu horolezce a vytvořit jednoduchý počítačový model, který pro daný typ kladky vypočte sílu potřebnou pro vytažení postiženého a rychlost jeho vytažení.