Fyzikální a materiálové inženýrství (česky) - předměty programu

(není uvedeno)

zkouška

Cílem je seznámit studenty se základní problematikou numerické matematiky. Tematické okruhy jsou: • Soustavy lineárních rovnic. Přímé i základní iterační metody. • Řešení nelineárních rovnic a jejich soustav • Řešení problému vlastních čísel • Aproximace funkcí • Numerická kvadratura • Numerické metody řešení obyčejných diferenciálních rovnic s počátečními a okrajovými podmínkami.

(není uvedeno)

zkouška

Předmět navazuje na Aplikovaná matematika a numerické metody I, cílem je zvládnout metody řešení parciálních diferenciálních rovnic. Řešeny budou jak úlohy eliptické, tak parabolické. Menší pozornost pak bude věnována hyperbolickým problémům. Rovněž budou řešeny otázky efektivního předpodmínění vznikajících soustav lineárních soustav.

(není uvedeno)

zkouška

Náhodný výběr. Myšlenka statistické inference. Náhodné veličiny a jejich rozdělení. Normální rozdělení. Centrální limitní věta. Vícerozměrné rozdělení. Nezávislost. Nekorelovanost. Teorie odhadu - bodový a intervalový odhad. Testování hypotéz. Pojem testové statistiky a statistické rozhodování. P-hodnota. Jednoduchá lineární regrese - odhad parametrů, testování hypotéz, predikční intervaly, regresní diagnostika. Simulace nezávislých realizací náhodných veličin.

(není uvedeno)

zkouška

Vícerozměrné normální rozdělení. Analýza hlavních komponent. Lineární regrese s více vysvětlujícími proměnnými. Nelineární regrese. Bayesova věta. Bayesovy odhady parametrů rozdělení. Bayesovy odhady v lineární regresi. Časové řady v časové a frekvenční doméně. Kalman-Bucyho filtr.

zimní

zkouška

Bezkontaktní optické a elektronické metody měření makro a mikrotopografie povrchů (optická interferenční mikroskopie, konfokální mikroskopie, holografická mikroskopie, SNOM – optická skenovací mikroskopie blízkého pole, moderní metody optické interferometrie, optická deflektometrie, AFM - Atomic Force Microscopy, metody elektronové mikroskopie – SEM, TEM, optické rozptylové metody (BRDF, TIS), fotogrammetrie). Optické metody měření deformací, napětí, posunů a vzdáleností (holografická interferometrie, speckle metrologie, ESPI (Electronic Speckle Pattern Interferometry), moiré metody, fotoelasticimetrie, triangulační metody, projekční metody, korelační metody, kapacitní metody). Optická koherenční tomografie. Bezkontaktní měření vibrací a rychlostí pohybu vyšetřovaných objektů pomocí optických metod (Dopplerovská laserová vibrometrie, Dopplerovská anemometrie).

zimní

zkouška

Studenti budou seznámeni s metodou korelace digitálního obrazu, jejím využití v experimentální mechanice, měřicí linkou, výpočetními algoritmy a interpretací výsledků. Bude podporováno aktivní zapojení studentů při provádění a vyhodnocování experimentů. V případě zájmu budou studenti zapojeni do vývoje nových algoritmů a open-source softwaru. Kromě DIC se studenti seznámí s numerickým modelováním, aby pochopili význam naměřených dat a osvojili si schopnost na výsledky kriticky nahlížet. Součástí bude i představení vysokorychlostních kamer a práce s nimi, včetně pořízení záznamu při experimentu a následné zpracování záznamu.

(není uvedeno)

zkouška

Atomární struktura hmoty. Kvantověmechanický popis mikrosvěta. Silové interakce mezi atomy a molekulami. Chemické vazby. Fáze a agregátní stavy hmoty. Fázové rovnováhy a změny skupenství (tání, tuhnutí, vypařování). Fázové diagramy. Fyzikální a chemické vlastnosti pevných látek a tekutin (ideální a reálné plyny a roztoky, viskozita). Povrchy. Adsorpce, adheze, smáčivost povrchů (kontaktní úhly). Měření povrchového napětí a povrchové energie. Hydrofobicita, hydrofilita. Bilanční rovnice a základy fenomenologického popisu transportu hmoty. Difúze, vedení tepla. Základy hydrodynamiky.

(není uvedeno)

zkouška

Model atomu. Fyzikální význam vlnové rovnice. Schrodingerova rovnice. Chemické vazby (iontová, kovalentní, kovová, Van der Waalsova). Agregátní stavy hmoty (plazma, plyn, kapalina, pevná látka). Struktura pevných látek (krystalické, amorfní). Základy krystalografie (symetrie, krystalové mřížky, reciproká mříž, Millerovy indexy). Určování struktury látek (Braggův zákon, difrakce-rentgenovská, neutronová, elektronová). Poruchy krystalových mříží (bodové, dislokace). Typy materiálů (kovy, keramika, sklo, polymery, kompozity, beton) a jejich vlastnosti (mechanické, tepelné, optické, elektrické).

(není uvedeno)

zkouška

Principy kvantové mechaniky. Vlnový a částicový dualismus, vlnová funkce a její interpretace. Schrodingerova rovnice. Stavba atomu. Excitované stavy. Indukované a spontánní přechody elektronů. Pravděpodobnosti přechodů. Spektrální čáry. Rentgenovské záření, struktura a složení látek. Princip laseru (inverzní populace elektronů, typy laserů-polovodičové, kapalné, plynové). Aplikace v materiálových vědách. Spektroskopické techniky (spektrometry, ramanovská spektroskopie) a příprava vzorků. Fyzikální základy mikroskopie (optická, skenovací, AFM). Povrchové síly (kapaliny, pevné látky). Měření úhlů smáčení a povrchové energie/napětí na atomárně hladkých/hrubých površích.

(není uvedeno)

zkouška

Cílem kurzu je poskytnout studentům hlubší pohled na problematiku pokročilého modelování vybraných reálných fyzikálních a inženýrských úloh s využitím moderních nástrojů pro matematický popis a numerické řešení těchto úloh. K tomuto účelu lze využít elegantní a snadno naučitelný programovací jazyk Python. Přestože si kurz neklade za cíl poskytnout komplexní úvod do tohoto programovacího jazyka, jeho předchozí znalost není nutná. Studenti dostanou příručky se základními příkazy a algoritmy programovacího jazyka Python a na pravidelných přednáškách se seznámí s (1) algoritmizací fyzikálních problémů (5 hodin), (2) numerickým řešením složitých rovnic (3 hodiny), (3) simulacemi (6 hodin), (4) statistickým modelováním (4 hodiny) a (5) základy strojového učení (8 hodin). Studenti budou rovněž povzbuzováni k využití získaných znalostí pro vlastní práci a projekty.

(není uvedeno)

zkouška

Klasifikace polymerů (přírodní, syntetické). Struktura polymerů (amorfní, krystalické, vlákna, elastomery). Výchozí suroviny pro přípravu polymerních materiálů. Termodynamické a kinetické aspekty mechanizmu polymerizace. Chemické vazby v polymerních řetězcích. Fyzikálně-chemické vlastnosti polymerů (mechanické, tepelné). Princip elektrozvlákňování a NANOSPIDER. Nanovlákna versus makrosvět-rozdíly ve vlastnostech. Modifikace polymerních nanovláken (plazmatické technologie, heterogenní nukleace, bakteriocidita). Vlastnosti tenkých vrstev z polymerních nanovláken (smáčivost, hydrofobicita). Aplikace polymerních nanovláken v moderním stavitelství, ochraně historických památek a v životním prostředí (mikrofiltrace, vodoodpudivost, bakteriocidita). Součástí výuky jsou exkurze na specializovaná pracoviště (NANOSPIDER Fsv ČVUT, Fyzikální ústav AVČR).

zimní, letní

zkouška

Základy geometrické, fyzikální a kvantové optiky. Relativistická optika. Základy fyzikální elektroniky. Lasery a gaussovské svazky. Moderní oblasti optiky a jejich aplikace v technice (adaptivní optika, gradientní optika, nelineární optika, akustooptika, elektrooptika). Zdroje a detektory záření. Fyzikální principy moderních optických prvků a přístrojů a jejich aplikace v technice.

zimní, letní

zkouška

Geometrická a difrakční teorie optického zobrazení. Teorie aberací optických soustav. Základy fotometrie a kolorimetrie. Přenosové vlastnosti optických soustav. Metody dekonvoluce v prostorové a frekvenční oblasti. Digitální metody zpracování obrazu.

zimní, letní

zkouška

Maxwellovy rovnice. Materiálové vztahy. Hraniční podmínky. Lineární a nelineární prostředí. Zákony zachování. Elektrostatické pole. Magnetostatické pole. Elektromagnetické vlny. Polarizace, interference a difrakce elektromagnetických vln. Vyzařování a detekce elektromagnetických vln. Elektrické a magnetické obvody.

(není uvedeno)

zkouška

Terminologie, základní definice, principy a postuláty rovnovážné termodynamiky. Termodynamický systém, fáze, agregátní stav hmoty. Stavové rovnice. Gibbsův popis fázového rozhraní. Podmínky termodynamické rovnováhy. Ehrenfestova klasifikace fázových přechodů. Fázové přechody I. druhu (Clausiova-Clapeyronova rovnice, nukleace). Kondenzace, solidifikace, tání, sublimace. Povrchy. Povrchová energie a povrchové napětí. Youngova-Laplaceova rovnice. Měření povrchového napětí a povrchové energie. Základy termodynamiky malých systémů. Porézní systémy. Základy onsagerovské lineární nerovnovážné termodynamiky. Zobecněné síly, zobecněné toky. Bilanční rovnice pro hmotu, hybnost a energii.

(není uvedeno)

zkouška

Stavba a struktura hmoty. Modelování procesů na různých časových a prostorových úrovních popisu. Základy teorie pravděpodobnosti (rozdělovací funkce, diskrétní a spojité proměnné, Stirlingova aproximace). Základy statistické fyziky. Pravděpodobnostní chování mnoha částic (distribuční funkce středování).Fluktuace. Boltzmannovské rozdělení (mikrostavy, fyzikální význam). Statistické soubory (mikrokanonický, kanonický, grandkanonický). Translační, rotační a vibrační partiční funkce. Základy statistické termodynamiky. Určení makroskopických charakteristik tekutin a pevných látek (energie, tepelná kapacita, termodynamické potenciály). Základy kinetické teorie plynů (střední volná dráha, tlak, efúze).

(není uvedeno)

zkouška

Transport hmoty a energie. Difúzní pohyb částic v tekutinách (plyny, kapaliny) a pevných látkách. Statistický a fenomenologický popis. Fickův zákon, rovnice difúze, analytické řešení. Difúze v malých systémech. Přenos tepla. Fourierův zákon, rovnice vedení tepla, analytické řešení. Vedení tepla v malých systémech. Moderní teorie fázových přechodů. Homogenní a heterogenní nukleace. Nukleační rychlost. Nukleace vodních par v ovzduší-kondenzace. Vznik klastrů pevné fáze v metastabilních tekutinách. Modelování počáteční fáze hydratačních procesů.

(není uvedeno)

zkouška

*V programech SME a FMI lze předmět zařadit do ISP pouze jako volitelný.* Cílem je seznámit studenty bez nutných specifických předchozích znalostí marketingu s touto problematikou s ohledem na využití v praxi, např. na pozicích zakladatelů start-upů, středních a vyšších manažerů nebo majitelů stavebních firem. Kurz proběhne jako praktická výuka zejména tam, kde doktorandi již mají svá vlastní zadání nebo stávající pracovní zařazení.

(není uvedeno)

zkouška

*Volitelný předmět* Cílem předmětu je seznámit posluchače s možnostmi moderních metod experimentálního ověřování vlastností materiálů s využitím specifických experimentálních prostředků vlastní konstrukce a prototypování pomocí 3D tisku. Materiály zkoumanými v rámci předmětu mohou být například kompozity s funkční mikrostrukturou, metamateriály, velmi poddajné materiály s aplikacemi v soft robotice či biomedicíně. Očekává se, že v průběhu kurzu zapsaní posluchači provedou návrh vlastního testovacího postupu včetně návrhu a montáže prototypu vlastního experimentálního zařízení a ovládacího software pro zvolený problém, který v ideálním případě bude přímo souviset s tématem jejich disertační práce.

(není uvedeno)

zkouška

Cílem předmětu je seznámit posluchače s různými druhy zatížení, které jsou rychlejší než kvazistatická. Jedná se tedy o zatížená typu zemětřesení, náraz vozidla, náraz padajícího předmětu, balistický ráz a výbuch. V předmětu budou probrána specifika jednotlivých zatěžovacích stavů, jejich ukotvení v normách, a hlavně jejich vliv na stavební konstrukce se zaměřením na ultra vysokohodnotné vlákny vyztužené cementové kompozity. Jedná se o prakticky orientovaný kurz s reálnými ukázkami.

zimní, letní

zkouška

Klasifikace hmot podle struktury. Vztah mezi strukturou a mechanickými vlastnostmi. Vlastnosti reálných stavebních hmot. Teoretické a skutečně dosahované vlastnosti stavebních hmot. Vliv vnějších podmínek na chování hmot. Hmoty s porézní strukturou. Kompozity. Progresivní trendy v materiálové základně. Programování vlastností nových typů hmot.

(není uvedeno)

zkouška

Cílem předmětu je seznámit posluchače s vytvářením modelů speciálních konstrukcí, jejich výpočtem a komplexním návrhem. Zejména se předmět zaměří na skořepiny, tenké desky, masivní základové desky (bílé vany), tenkostěnné a složené konstrukce z pohledu použití kombinace různých stavebních materiálů (beton, ocel, dřevo, sklo, plast, hliník).

(není uvedeno)

zkouška

*Volitelný předmět* Projektové řízení bude ve výuce zaměřeno na použití specifických znalostí, dovedností, nástrojů a technik, které studentům poskytují možnost zlepšit komunikaci a vyjednávací schopnosti mezi privátním sektorem, tj. firmami a univerzitou pro využití a zajištění finančních zdrojů pro vědu a výzkum. Dovednosti projektového řízení mohou pomoci doktorandům pracujícímu na vědeckém projektu dosáhnout úspěchu nebo manažerovi společnosti urovnat osobní spory. Obsah seminářů využívá různé dovednosti a znalosti, aby zapojil a motivoval ostatní k dosažení cílů projektu včetně uplatnění výsledků v praxi. Výstupem semináře je návrh národního nebo mezinárodního projektu včetně veškeré dokumentace, vedoucí k jeho hodnocení. Semináře obsahují důležité aspekty pro vytvoření projektu a projektového řízení jako jsou např.: příprava idey projektu v souvislosti s tržním potenciálem a uplatnění na trhu, pravidla, dokumentace a šablony, procesy, úkoly rizika změny, legislativa, výběr kvalitního týmu a budoucí realizace. Cílem semináře je naučit studenty vytvořit hodnotný projekt, který se uplatní na trhu a naučit je překonat možná rizika k jeho úspěšnému ukončení. Práce dobrého projektového manažera nekoneční formálním zakončením projektu, ale jeho implementací na trh.

(není uvedeno)

zkouška

Předmět Aplikovaná chemie předkládá studentům přehled klasických a moderních analytických metod využívaných v materiálovém inženýrství. Cílem předmětu je zlepšit úroveň znalostí doktorandů v oboru aplikované chemie a ukázat jim možnosti chemického přístupu k řešení jejich konkrétního projektu. Předmět zahrnuje několik tematických okruhů, do kterých spadají konkrétní analytické metody a měřící techniky. V rámci chemické analýzy bude porovnán klasický přístup a využití moderní technologie, tzn. základní kvalitativní a kvantitativní analýza. Elektrické metody zahrnují konduktometrii, potenciometrii a TDR techniku. Princip dělicích metod bude ilustrován na kapalinové chromatografii. Optické metody budou zastoupeny optickou mikroskopií, UV/VIS, ED-XRF a FTIR spektroskopií. Dále budou řešeny možnosti určení velikosti a zastoupení částic s využitím laserového analyzátoru. Analýza pomocí termických metod bude prezentována vysokoteplotní dilatometrií a DSC-TGA měřením.

(není uvedeno)

zkouška

Předmět Aplikovaná chemie předkládá studentům přehled klasických a moderních analytických metod využívaných v materiálovém inženýrství. Cílem předmětu je zlepšit úroveň znalostí doktorandů v oboru aplikované chemie a ukázat jim možnosti chemického přístupu k řešení jejich konkrétního projektu. Předmět zahrnuje několik tematických okruhů, do kterých spadají konkrétní analytické metody a měřící techniky. V rámci chemické analýzy bude porovnán klasický přístup a využití moderní technologie, tzn. základní kvalitativní a kvantitativní analýza. Elektrické metody zahrnují konduktometrii, TDR techniku a vysokoteplotní měření. Princip dělicích metod bude ilustrován na kapalinové chromatografii. Optické metody budou zastoupeny optickou mikroskopií, UV/VIS, ED-XRF a FTIR spektroskopií. Dále budou řešeny možnosti určení velikosti a zastoupení částic s využitím laserového analyzátoru.

zimní, letní

zkouška

Šíření zvuku, základní akustické veličiny, frekvenční charakteristika. Prostorová akustika (měření hladiny hlasitosti, doby dozvuku, stupně průzvučnosti, …) Popis a použití základních přístrojů pro akustická měření, využití generátorů, snímačů, zesilovačů a analyzátorů a záznamových zařízení. Experimentální stanovení akustických vlastností stavebních materiálů – útlum zvuku při průchodu stavebním materiálem, popis měřicí aparatury. Nedestruktivní měření fyzikálních materiálových vlastností akustickými a ultraakustickými metodami (měření modulů pružnosti, rychlosti šíření vlnění, útlumu vlnění, …). Ultraakustická defektoskopie (identifikace trhlin a dutin v materiálu, určování nehomogenit, …)

letní

zkouška

Problematika změn vlastností materiálu v závislosti na podmínkách, kterým je vystaven. Vliv vnějšího prostředí na strukturu a vlastnosti stavebních materiálů a na jejich životnost. Změny vlastností vlivem chemické degradace. Karbonatace betonu, koroze kovů. Degradace a stárnutí přírodních materiálů a polymerů. Ochrana materiálů před vnějšími vlivy. Přednášky: 1. Vliv CO2 na stavební materiály, karbonatace betonu 2. Degradace a sanace betonu 3. Elektrochemie 4. Koroze kovových materiálů 5. Biodegradace, sanace dřeva 6. Povrchové úpravy materiálů – ochrana, vady, sanace 7. Stárnutí a degradace polymerů

(není uvedeno)

zkouška

Stavba hmoty, pohled na konfiguraci atomů, periodickou tabulku a její zákonitosti, povaha soudržných sil. Skupenské stavy látek, struktura pevných látek a fázové přechody. Vlastnosti reálných stavebních hmot, základní fyzikální vlastnosti stavebních materiálů, vztah mezi strukturou a vlastnostmi stavebních materiálů. Stavební kámen, jeho vlastnosti, význam ve stavebnictví, konzervace a konsolidace degradovaných kamenných prvků. Dřevo, jeho struktura, vlastnosti, ochrana a aplikace ve stavebnictví. Sklo a plasty, jejich struktura, vlastnosti a použití ve stavebnictví. Beton, jeho struktura a vlastnosti, vliv vnitřních a vnějších faktorů na vlastnosti a chování betonu, speciální typy betonů a degradační vlivy. Kompozitní materiály, jejich struktura, chování a typy. Degradace stavebních materiálů a metody zjišťování struktury a složení stavebních materiálů.

letní

zkouška

Tepelná vodivost plynů. Dynamika krystalové mřížky. Tepelná kapacita látek. Přenos tepla vedením a zářením v látkách. Rovnice vedení tepla. Teplotní pole. Metody měření teplotní vodivosti, tepelní vodivosti a tepelní kapacity pro pevné látky, kapaliny a plyny. Impulzní metody měření. Snímače teploty. Lineární a objemová teplotní roztažnost pevných látek, kapalín a plynů. Koeficient teplotní roztažnosti izotropních a anizotropních látek.

zimní, letní

zkouška

*Volitelný předmět* Řešení stacionárních a časově evolučních procesů metodou konečných prvků. Počítačová implementace metody konečných prvků. Programování úloh metody konečných prvků v jazyku C. Metody řešení nelineárních problémů. Konvergence metody konečných prvků, odhad chyby Řešení úloh se změnou fáze a úloh s chemickými reakcemi. Počítačové modelování jednorozměrných úloh Počítačové modelování vícerozměrných úloh Počítačové modelování vícerozměrných úloh s využitím paralelního řešiče

zimní, letní

zkouška

1. Kinematika termomechaniky kontinua 2. Síly, práce a výkon v termomechanice kontinua 3. Integrální bilanční rovnice termomechaniky kontinua 4. Bilanční rovnice hmotnosti a hybnosti v lokálním tvaru 5. Bilanční rovnice kinetické, potenciální a mechanické energie v lokálním tvaru 6. Termodynamické postuláty a termodynamické věty 7. Termodynamické potenciály 8. Kontinuum bez nevratných procesů, model termoelastického kontinua 9. Bilanční rovnice vnitřní energie v lokálním tvaru 10. Bilanční rovnice celkové energie v lokálním tvaru 11. Bilanční rovnice entropie v lokálním tvaru 12. Jednotný tvar bilančních rovnic v termomechanice 13. Základy teorie směsí, bilanční rovnice hmotnosti složky směsi

zimní, letní

zkouška

1. Popis porézního prostředí 2. Přenos vodní páry v porézním prostředí 3. Knudsenova difúze a transport povrchové fáze vody v porézním prostředí 4. Přenos vody v kapalné fázi v porézním prostředí 5. Fázové změny vody v porézním prostředí 6. Konvektivní modely přenosu vlhkosti 7. Difúzní modely přenosu vlhkosti 8. Konstrukce materiálových relací pomocí metod nevratné termodynamiky 9. Termodynamický model současného přenosu tepla a vlhkosti 10. Difúzní modely současného přenosu tepla a vlhkosti 11. Konvektivní modely současného přenosu tepla a vlhkosti 12. Současný přenos tepla, vlhkosti a chemických látek 13. Vliv elektrického pole na transport tepla a vlhkosti

zimní

zkouška

Předmět je zaměřen na seznámení se způsobem odběru a získáváním stavebních materiálů pro účely zjišťování jejich vlastností. Studenti jsou seznámeni s diagnostickými metodami určování vlastností materiálů podstatných pro posouzení konstrukcí z pohledu projektanta (statické, dynamické podklady, fyzikální podklady). Navazujícím tématem je použití výpočtových nástrojů s podklady získanými z provedené diagnostiky. Část obsahu předmětu je věnována přístupům a hloubce diagnostických metod. Výsledkem diagnostiky konstrukcí je určení zbytkové životnosti nebo použitelnosti konstrukcí. 1. Diagnostické metody ve stavebnictví 2. Podklady pro realizaci diagnostických metod. 3. Diagnostika stavebních materiálů v laboratorních podmínkách I 4. Diagnostika stavebních materiálů v laboratorních podmínkách II 5. Analýza stavebních materiálů přístupem zjišťování dynamických vlastností materiálů. 6. Dynamické vlastnosti stavebních konstrukcí zjistitelné in situ. Způsoby volby výběru měřících míst, příprava experimentů, očekávané výsledky, jejich zhodnocení. 7. Výpočtové metody pro zpracování podkladů z diagnostiky konstrukcí (statické a dynamické), materiálové vlastnosti jako vstupy pro posouzení konstrukcí. 8. Víceúrovňová analýza stavebních konstrukcí, syntéza výsledků průzkumů. 9. Diagnostika na úrovni potřeby pro návrh rekonstrukcí, modernizací a oprav stavebních konstrukcí. 10. Diagnostika pro potřeby zrychlených rozhodování opatření zásahů do stavebních konstrukcí (potřeby HZS, stavební úřady atd.). 11. Životnost konstrukcí vyplývající z výsledků diagnostiky konstrukcí. Předmět bude vyučován pouze v českém jazyce.

zimní

zkouška

Předmět je určen studentům, kteří neměli možnost se seznámit s cíli, úlohami a základními prostředky experimentální analýzy v průběhu bakalářského nebo magisterského studia. Studenti se v rámci předmětu seznámí se základními postupy a principy experimentální analýzy stavebních konstrukcí. Výklad bude obsahovat přehled experimentů zaměřených na zkoušení vlastností základních stavebních materiálů, popis experimentů určených pro sledování klimatických zatížení stavebních konstrukcí, příklady verifikace a identifikace teoretických modelů na základě experimentálních výsledků, experimenty prováděné na fyzikálních modelech ve větrných tunelech pro stanovení účinků větru, experimenty prováděné na fyzikálních modelech na vibračních stolech pro určení účinků zemětřesení, dlouhodobé monitorování stavebních konstrukcí. Výklad bude dále obsahovat principy přípravy, realizace a vyhodnocení statických zatěžovacích zkoušek stavebních konstrukcí a konstrukčních prvků, základní metody zpracování naměřených signálů pro potřeby dynamických zkoušek, principy přípravy, realizace a vyhodnocení dynamických zkoušek včetně experimentální modální analýzy, základy měření a hodnocení účinků vibrací na stavební konstrukce z hlediska prvního mezního stavu únosnosti a na jejich uživatele z hlediska mezního stavu použitelnosti, ukázky praktických úloh.

letní

zkouška

Cílem předmětu je prohloubit základní poznatky z experimentální analýzy stavebních konstrukcí získané při předchozím studiu. Výklad bude složen z těchto částí - základní uspořádání měřicí linky používané při experimentech na stavebních konstrukcích, relativní snímače, absolutní snímače, tenzometry, zásady tenzometrických měření, základy stanovení nejistot výsledků měření, experimenty realizované na fyzikálních modelech, základy teorie podobnosti, modelové zákony, experimentální metody pro určení osových sil v táhlech, kabelech a závěsech, praktické příklady realizace (důvod provedení, uspořádání, způsob zpracování výsledků experimentu a základní závěry) statických zatěžovacích zkoušek, dynamických zkoušek a dlouhodobého monitorování stavebních konstrukcí.

zimní, letní

zkouška

Principy transmisní a reflexní optické mikroskopie. Polarizace světla a její využití při fázové analýze pevných látek. Technika polarizační optické mikroskopie a její aplikace ve výzkumu stavebních materiálů. Příprava vzorků. Principy elektronové mikroskopie a mikroanalýzy. Generování elektronů a jejich interakce se zkoumanými objekty, detekce a interpretace dílčích sekundárních emisí. Scanovací (SEM) a transmisní elektronová mikroskopie (TEM), prvková mikroanalýza (EDX/WDX) a elektronová difrakce (EBSD-O.I.M.). Přehled nejužívanějších dostupných technik ESEM, EDX, WDX, O.I.M). Aplikace SEM a EDAX ve výzkumu stavebních materiálů. Příprava vzorků. RTG (X-ray) fázová a strukturní analýza. Principy RTG analýzy a její aplikace ve strukturním a fázovém výzkumu stavebních materiálů. Fázová identifikace, přednostní strukturní uspořádání a RTG strukturní analýza deformací materiálů. Příprava vzorků.

zimní

zkouška

Předmět pokrývá analytické metody pro víceúrovňové modelování heterogenních materiálů, s důrazem na následující témata: 1. Úvod, shrnutí řídicích rovnicí pružnosti, tenzorový zápis, průměrování 2. Variační principy mechaniky, materiálové symetrie 3. Základní teorie efektivních vlastností, koncentrační faktory, Voigtovy-Reussovy meze 4. Přesné řešení pro dvojfázové kompozity, vyplepšené meze 5. Eshelbyho úloha 6. Odhady efektivních vlastností: řídká aproximace, selfkonzitentní metoda, metoda Mori-Tanaka 7. Vylepšené odhady efektivních vlastností, Hashin-Shtrikmanovy meze 8. Rozšíření na termoelasticitu, vliv počátečních napětí a deformací 9. Rozšíření na stacionární transportní procesy Jednotlivé přednášky budou vedeny v angličtině.

letní

zkouška

V rámci předmětu budou probrány numerické přístupy k modelování heterogenních materiálů, s důrazem na následující témata: 1. Shrnutí metody konečných prvků pro úlohy pružnosti a stacionárního vedení tepla 2. Metoda asymptotického rozvoje pro vedení tepla a pružnosti 3. Numerická homogenizace prvního řádů pro úlohy pružnosti 4. Numerická homogenizace prvního řádů pro úlohy vedení tepla a termoelasticitu 5. Homogenizace nelineárních úloh s aplikacemi na nelineární vedení tepla a pružnost 6. Dvojúrovňové simulace – základní principy a jejich implementace, řešení úloh pružnosti a vedení tepla 7. Redukované modely, kombinace výpočetní homogenizace a mikromechaniky Jednotlivé přednášky budou vedeny v angličtině.

zimní

zkouška

Předmět je věnován měření a modelování základních laboratorních zkoušek metodou konečných prvků. Pozornost je zaměřena na popis nelineárního chování zemin s využitím tradičních materiálových modelů. Poznatky získané z jednoduchých modelů laboratorních zkoušek budou využity při modelování vybraných typů geotechnických konstrukcí. Numerické modelování bude provedeno v programu GEO5 MKP.Předmět bude vyučován v českém a anglickém jazyce.

letní

zkouška

Předmět je zaměřen na modelování časově závislých úloh v geomechanice. Pokročilá laboratorní měření ve štole Josef budou doplněna numerickým modelováním metodou konečných prvků. Předmět je rozdělen do 4 tematických okruhů: (i) Transport tepla, (ii) Ustálené proudění podzemní vody, (iii) Neustálené proudění podzemní vody, (iv) Sdružený problém transportu vody v plně nasyceném deformujícím se tělese – konsolidace. Numerické modelování bude provedeno v programech GEO5 MKP a SIFEL. Předmět bude vyučován v českém a anglickém jazyce.

letní

zkouška

Předmět je zaměřen na seznámení s moderními měřícími metodami a jejich návazností na výpočetní metody pro stanovení mikromechanických charakteristik a dále jejich uplatnění pro popis materiálů. V popředí zájmu jsou cementové kompozity a geopolymery. Předmět bude obsahovat základy z následujících oblastí: -Experimentální metody mikromechaniky- především nanoindentace, mikroskopie atomových sil a elektronová mikroskopie pro různé typy materiálů. -Metody stanovení mikromechanických vlastností pro heterogenní mikrostruktury v submikrónové oblasti. -Modely pro popis mikrostruktury stavebních materiálů. -Metody výpočtu vlastností kompozitu a homogenizace (analytické, MKP, FFT). -Kalorimetrie. -Praktická měření a aplikace na stavební materiály.

zimní

zkouška

Předmět je určen studentům, kteří neměli možnost se seznámit s numerickými metodami a zejména s metodou konečných prvků během předchozího studia. Je členěn do dvou hlavních částí: - přehled základních rovnic teorie pružnosti, metoda vážených reziduí, silné a slabé řešení, volba aproximačních a testovacích funkcí, - aplikace metody konečných prvků na řešení vybraných problémů inženýrské praxe (1D elasticita, ohýbaný nosník, rošt, úloha jednorozměrného a dvourozměrného vedení tepla) V rámci seminářů budou studenti využívat prototypové implementace v prostředí matlab/octave ilustrující problematiku na vybraných příkladech a diskutovat výsledky. V rámci předmětu budou studenti řešit samostatné nebo týmové úlohy.

letní

zkouška

Cílem předmětu je prohloubit základní poznatky z aplikace metody konečných prvků pro řešení pokročilých problémů (desky, skořepiny, interakce s podložím). Dále budou probírány metody řešení úloh lineární stability a dynamiky (lineární stabilita, vlastní a vynucené kmitání) a úvod do řešení geometricky a materiálově nelineárních úloh (teoretický základ, míry deformace, limitní a bifurkační body na zatěžovací dráze, metody řešení nelineárních úloh, přímá a nepřímá kontrola zatěžovámí). Budou diskutovány algoritmické a implementační aspekty metody konečných prvků. V rámci seminářů budou studenti využívat prototypové implementace v prostředí matlab/octave ilustrující problematiku na vybraných příkladech a diskutovat výsledky. V rámci předmětu budou studenti řešit samostatné nebo týmové úlohy

zimní

zkouška

Cílem předmětu je získání znalostí a dovedností potřebných pro řešení sdružených multifyzikálních problémů, jako např. termoelasticita, sdruženeé vedení tepla a vlhkosti, termo-hydro-mechanický problém, elektrodifuze, apod. Nejprve udou shrnuty bilanční rovnice a konstitutivní vztahy vybraných sdružených multifyzikálních úloh. Následuje diskretizace v prostoru a v čase (Galerkinova-Bubnovova metoda, Galerkinova-Petrovova metoda, zobecněné lichoběžníkové pravidlo, atd.). Řešení soustav lineárních algebraických rovnic z MKP (využití symetrie a řídkosti, přímé metody, iterační metody). Řešení soustav nelineárních algebraických rovnic (Newtonova-Raphsonova metoda, metoda délky oblouku). Využití paralelních počítačů pro řešení rozsáhlých úloh pomocí metody rozložení oblasti na podoblasti.

zimní

zkouška

Předmět je zaměřen na systematický matematický popis mechanického chování materiálů. Tematické okruhy zahrnují: Model kontinua a koncept reprezentativního objemového elementu. Obecné principy konstitutivního modelování. Teorie pružnosti (hyperelasticita, Cuchyho elasticita, hypoelasticita). Viskoelasticita a teorie creepu. Podmínky plasticity a porušení. Inkrementální teorie plasticity. Mechanika poškození. Lomová mechanika. Únava.

letní

zkouška

Předmět studenty seznámí se základy tenzorového počtu a jeho využitím při zápisu a řešení inženýrských úloh. Konkrétní příklady se budou týkat jak mechaniky poddajných těles a tekutin, tak i transportních úloh (např. vedení tepla a vlhkosti). První část semestru bude věnována zavedení tenzorů jakožto lineárních zobrazení, algebraickým operacím s tenzory, tenzorovým polím a jejich diferenciaci a přechodům mezi objemovými a povrchovými integrály založenými na Greenově nebo Gaussově větě. Ve druhé části se tyto matematické nástroje použijí k elegantnímu zápisu a analýze nejrůznějších fyzikálních problémů s ohledem na aplikace ve stavebním inženýrství. Výuka bude kombinovat formu přednášky a semináře. Velký důraz bude kladen na problémy zadávané studentům jako domácí úkoly, které budou sloužit jako podklady pro prezentace a diskusi během seminářů. Cílem předmětu je předat studentům nejen konkrétní znalosti, ale také rozvinout jejich schopnost samostatného myšlení a kritické analýzy. Zároveň jim zběhlost v práci s tenzorovými veličinami výrazně usnadní studium moderní odborné literatury v celé řadě oblastí.

letní

zkouška

Látka je rozdělena do tří tematických celků: (i) Důležité vztahy a věty z teorie pravděpodobnosti a matematické statistiky, (ii) Metody analýzy spolehlivosti konstrukcí (analytické a simulační), (iii) Pokročilé metody spolehlivostní analýzy využívající bayesovské inference ve spojení s metodami MCMC. Rozpis po týdenních blocích: 1:Základní vztahy, pojmy a definice, 2. Vybraná rozdělení pravděpodobnosti a důležité nerovnosti, 3. Transformace hustoty pravděpodobnosti (jedna a více proměnných), 4. Spolehlivost jednoduchých konstrukcí, 5. Vývoj spolehlivosti v čase, 6. Spolehlivostní modely a metody řešení, 7. Obnovované systémy, 8. Uplatnění teorie v normách EC, 9. Analytické metody řešení spolehlivosti, 10. Simulační metody, 11. Simulace typu Monte Carlo, 12. Vzorkování MCMC (Markov chain-Monte Carlo, Bayesova statistická metoda).

zimní, letní

zkouška

In this course, which is taught exclusively in English, attention is paid to the structure of a scientific or technical paper, to grammatical and stylistic aspects and to the creative scientific writing process from manuscript preparation up to its publication (including the selection of an appropriate journal and the manuscript submission and review process). Other topics covered in the course include effective search for and processing of information sources in a network environment, exploitation of library, open-access and other resources and tools, citation rules and publication ethics. Students get acquainted with citation managers, manuals of style, typesetting rules and tools for the preparation of a technical manuscript in LaTeX. Basic information on bibliometric tools and evaluation of scientific output is also provided.

letní

zkouška

Cílem je poskytnout doktorandům základní orientaci a přehled o pojmech, modelech a metodách použitelných při teoretickém popisu a numerické simulaci fyzikálních i jiných procesů relevantních pro inženýrské aplikace. Výuka bude přizpůsobena předchozím znalostem a předpokládaným potřebám zapsaných účastníků, kteří budou podle svých schopností a zájmů nasměrováni k dalším zdrojům informací, specializovaným předmětům, vhodným učebnicím apod. Mezi probíraná témata mohou patřit základní nástroje pro výpočty a vizualizaci, klasifikace modelů, tenzorový zápis, mechanika spojitého prostředí, rozměrová analýza a její využití, numerické metody pro diskretizaci spojitých úloh, Fourierova transformace a její využití, optimalizační úlohy a metody, případně aplikace strojového učení.

zimní, letní

zkouška

Odborný předmět je určen studentům doktorského studia, kteří mají zájem o rozšíření znalostí v oblasti materiálového výzkumu a posuzování chování konstrukcí silničních stav. Cílem je studentům poskytnout především poznatky v oblasti pokročilých funkčních a dynamických zkoušek, které se využívají při hlubším posuzování a hodnocení materiálů a kompozitů silničních staveb.