|
Vyučující
|
-
Hajžman Michal, Doc. Ing. Ph.D.
-
Dyk Štěpán, Ing. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
1. Úvodní přednáška. Rozdělení mechaniky, základní pojmy a veličiny. Historie mechaniky. Význam a motivační příklady využití mechaniky v praxi. 2. Dynamika nerotujících systémů. Význam dynamiky. Nekmitavý a kmitavý pohyb. Postupy počítačového modelování v dynamice. Elementární příklady modelování v dynamice. Kmitání silově a kinematicky buzených systémů s jedním a více stupni volnosti. Reálné aplikace dynamiky v jaderném inženýrství a na kolejová vozidla. 3. Dynamika rotujících systémů. Základní výpočtový model vázaného hmotného bodu v rotujícím souřadnicovém systému. Základní výpočtový model Lavalova rotoru v pevném souřadnicovém systému. Amplitudová charakteristika a kritické otáčky. Ukázka reálných aplikací v energetickém a automobilovém průmyslu. 4. Dynamika vázaných mechanických systémů. Vázané mechanické systémy (VMS). Charakteristiky tuhých těles. Kinematické vazby. Kinematický popis a pohybové rovnice VMS. Programové prostředky pro řešení úloh VMS. Ukázky reálných aplikací. 5. Pružnost a pevnost. Základní pojmy pevnosti. Návrhy konstrukcí z hlediska pevnosti a tuhosti pro základní typy namáhání - tah, krut, ohyb. Numerické řešení úloh pružnosti a jeho využití v praxi. 6. Mechanika kompozitních materiálů. Význam a struktura. Klasifikace kompozitních materiálů a jejich výroba. Jednosměrové kompozity a jejich mechanické vlastnosti. 7. Mechanika kompozitních materiálů. Mechanizmy porušení kompozitních materiálů. Pevnostní podmínky. Klasická laminátová teorie. Aplikace piezoelektrických materiálů v laminátech. 8. Experimentální mechanika. Experimentální pružnost. Metody měření. Elektrická odporová tenzometrie. Experimentální dynamika. Dynamické namáhání. Snímače. Měření vibrací a hluku. Vyvažování. 9. Biomechanika. Význam a historie biomechaniky. Klasifikace a řešení biomechanických problémů. Úloha interakce. Ukázka aplikací na močový trakt, cévy, fixace zlomenin, náhrady. Simulace chůze. 10. Proudění nestlačitelných vazkých kapalin. Analytické řešení tlakového a rychlostního pole ustáleného laminárního proudění nestlačitelné kapaliny mezi dvěma rovnoběžnými deskami a ve válcové trubici. Smykové napětí na stěně. Aplikace na proudění krve v bypassu. Proudění stlačitelných tekutin. Numerické řešení modelové skalární lineární hyperbolické PDR v 1D. Aplikace ve vnitřní aerodynamice. 11. Biomechanické modely člověka. Modely na bázi tuhých těles (1D, 2D, 3D). Validace. Aktivní model. Deformovatelné modely a jejich konstrukce. Škálování virtuálních modelů. Ukázky aplikací. 12. Od mechaniky mikrostruktur k fyzice makroskopických objektů. Popis struktur a procesů na různých velikostních škálách. Mechanika mikroskopických objektů a makroskopický svět. Zákon zachování energie. Ukázka aplikace na fyziku krystalické mřížky a zjednodušenou mechanika živé buňky. 13. Závěrečná shrnující přednáška. Shrnutí a důležité závěry z předchozích přednášek. Kombinace různých oborů mechaniky. Validace, identifikace a optimalizace.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Přednáška s praktickými aplikacemi
- Příprava na souhrnný test [6-30]
- 39 hodin za semestr
- Kontaktní výuka
- 39 hodin za semestr
|
| Předpoklady |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| charakterizovat základní pojmy z fyziky |
| identifikovat hlavní technické problémy v průmyslu a lekařství |
| disponovat základními znalostmi z vektorového a maticového počtu |
| disponovat základními znalostmi z matematické analýzy (funkce, limity, derivace, integrály, diferenciální rovnice) |
| Odborné dovednosti |
|---|
| definovat základní fyzikální veličiny v oblasti mechaniky |
| sestavit soustavu algebraických rovnic v maticovém tvaru |
| vyřešit úlohu na vlastní hodnoty matice |
| vypočítat integrály základních funkcí |
| vypočítat derivace základních funkcí |
| klasifikovat obyčejné a parciální diferenciální rovnice |
| realizovat vhodnou algoritmizaci řešení úlohy |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| bc. studium: efektivně využívá moderní informační technologie, |
| bc. studium: kriticky přistupuje ke zdrojům informací, informace tvořivě zpracovává a využívá při svém studiu a praxi, |
| bc. studium: své učení a pracovní činnost si sám plánuje a organizuje, |
| bc. studium: rozpozná problém, objasní jeho podstatu, rozčlení ho na části, |
| bc. studium: je otevřený k využití různých postupů při řešení problémů, nahlíží problém z různých stran, |
| Výsledky učení |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| klasifikovat základní úlohy mechaniky |
| vymezit metody řešení problémů ze statiky a pružnosti |
| vymezit metody řešení problémů z kinematiky a dynamiky |
| uvést do souvislosti numerické metody vhodné pro řešení úloh mechaniky |
| klasifikovat problémy biomechaniky |
| vysvětlit základní pojmy mechaniky tekutin |
| identifikovat typické úlohy ve strojírenství |
| vymezit metody měření základních mechanických veličin |
| Odborné dovednosti |
|---|
| přiřadit technický problém ke konkrétní specializaci v mechanice |
| vypočítat mechanické napětí při zatížení tahem |
| definovat a aplikovat vztah pro vlastní frekvenci systému |
| navrhnout rozčlenění mechanického systémy na jednotlivé komponenty za účelem vytvoření výpočtového modelu |
| interpretovat výhody použití moderních kompozitních materiálů pro konkrétní konstrukci |
| zdůvodnit použití daného čidla pro konkrétní úlohu v experimentální mechanice |
| vypočítat rychlost a polohu v závislosti na zrychlení objektu |
| rozhodnout o typu proudění v definované úloze |
| zdůvodnit účel biomechanického modelu člověka |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| bc. studium: srozumitelně a přesvědčivě sdělují odborníkům i laikům informace o povaze odborných problémů a vlastním názoru na jejich řešení, |
| bc. studium: samostatně a odpovědně se na základě rámcového zadání rozhodují v souvislostech jen částečně známých, |
| bc. studium: samostatně získávají další odborné znalosti, dovednosti a způsobilosti na základě především praktické zkušenosti a jejího vyhodnocení, ale také samostatným studiem teoretických poznatků oboru, |
| Vyučovací metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Přednáška s aktivizací studentů, |
| Přednáška s diskusí, |
| Samostudium, |
| Odborné dovednosti |
|---|
| Přednáška s aktivizací studentů, |
| Přednáška s diskusí, |
| Samostudium, |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| Přednáška s aktivizací studentů, |
| Přednáška s diskusí, |
| Individuální konzultace, |
| Hodnotící metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Průběžné hodnocení, |
| Test, |
| Odborné dovednosti |
|---|
| Průběžné hodnocení, |
| Test, |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| Průběžné hodnocení, |
| Test, |
|
Doporučená literatura
|
-
Laš, Vladislav; Hlaváč, Zdeněk,; Vacek, Vlastimil. Technická mechanika v příkladech. 4. vyd. Plzeň : Západočeská univerzita, 2005. ISBN 80-7043-409-0.
-
NELSON, E.W. -BEST, C.L. -MC LEAN, W.G. Engineering Mechanics. Mc Graw - Hill, 1997.
-
Zeman, Vladimír; Laš, Vladislav. Technická mechanika. 2. přeprac. vyd. Plzeň : Západočeská univerzita, 2001. ISBN 80-7082-789-0.
|