Věda a výzkum

Výzkumné aktivity katedry mechaniky jsou směrovány zejména do následujících oblastí:

  • Modelování vibrací a posouzení stability turbinových a turbogenerátorových rotorů zahrnujících vlastní hřídel, systémy lopatek, ucpávek, ložisek a další komponenty. Výzkum vlivu nelineárních vazeb mezi jednotlivými turbinovými subsystémy a jejich optimalizace. Výzkum dynamiky a spolehlivosti provozu turbodmychadel při extrémních provozních podmínkách včetně modelování jejich uložení pomocí vhodných kluzných ložisek. Výzkum a vývoj metod pro studium dynamického chování široké třídy systémů charakterizovaných jako multibody systémy. Vývoj metodiky a příslušných algoritmů pro řešení akustických a vibroakustických problémů s cílem stanovit, popř. minimalizovat emitovaný akustický výkon zejména při konstrukci dopravních prostředků či mobilních šroubových kompresorů.
  • Návrh inteligentních kompozitních struktur, které jsou schopny on-line monitorovat svůj stav pomocí zabudovaných piezoelektrických senzorů a aktuátorů. Takové konstrukce jsou schopny detekovat, lokalizovat a kvantifikovat vzniklé porušení a následně stanovit zbytkovou pevnost za účelem zvýšení jejich bezpečnosti. V návaznosti na to predikovat spolehlivost kompozitních struktur s využitím nedestruktivních metod. Problematika se řeší zejména v oblasti spojování materiálů kompozit-kompozit a kompozit-kov. Výzkum pryže či částicových kompozitů s pryžovou matricí za účelem snižování vibrací a hlučnosti konstrukcí. Komplexní pryžové modely jsou využívány např. v inovacích odpružených tramvajových kol.
  • Rozvoje metod homogenizace a optimalizace s aplikacemi na modelování vysoce heterogenních struktur. Vývoj komplexních modelů biologických tkání pomocí víceškálového popisu fyzikálních interakcí na několika úrovních uspořádání jejich heterogenní struktury. Kvantitativní analýza mikroskopických tkáňových vzorků a testování jejich mechanických vlastností. Vývoj hierarchického modelu perfuze tkáně mozku a jater pro rekonstrukci výsledků z CT perfuzních vyšetření. Víceškálové modelování proudění krve v cévách a cévních řečištích včetně uvažování patologických případů poškození cévních stěn, např. aterosklerózou, s využitím reálných modelů cév zrekonstruovaných na základě klinických vyšetření. Vývoj počítačového modelu člověka.
  • Vývoje algoritmů a implementace pokročilých numerických metod pro řešení laminárního a turbulentního proudění stlačitelných i nestlačitelných newtonských i nenewtonských tekutin a pro řešení složitých úloh vzájemné interakce proudící tekutiny s pohybujícím se poddajným tělesem. Výzkum v oblasti CFD je orientován zejména na modelování komplexních problémů proudění v různých technických aplikacích, jako např. simulace transsonického proudění ve štěrbinách odlehčených regulačních ventilů parních turbín či v labyrintových ucpávkách turbinových rotorů, nebo na modelování proudění nestlačitelných nenewtonských tekutin s volnou hladinou.

Pracovníci katedry mechaniky se podíleli na řešení výzkumných záměrů Modelování, identifikace a optimalizace komplexních mechanických a biomechanických systémů (1999 – 2004) a Predikce poruch heterogenních materiálů, komponent mechanických a biomechanických systémů (2005 – 2011). Podíleli se rovněž na řešení výzkumných úkolů v rámci Výzkumného centra kolejových vozidel (2005 – 2011). Jsou řešiteli nebo spoluřešiteli velkého počtu grantových projektů GA ČR, TAČR, smluvního výzkumu a mezinárodních projektů.

V současné době je většina pracovníků katedry mechaniky zapojena do řešení projektu OP VaVpI Nové technologie pro informační společnost (NTIS). Na našem pracovišti je řešen výzkumný program P3 Výzkum a modelování heterogenních materiálů a mechanických a biomechanických struktur.