Lidé na fakultě
prof. Ing. Ondřej Jiroušek, Ph.D.

Ing. et Ing. Radim Dvořák; Ing. Jan Falta; prof. Ing. Ondřej Jiroušek, Ph.D.; Ing. Ján Kopačka, Ph.D.; Ing. Petr Koudelka, Ph.D.

The project is aiming to control the stress wave propagation in additively produced metal components composed of at least two different metals with spatially shaped and multiple interfaces produced by laser powder bed fusion. This enables to control of internal arrangement and shaping of the interface between the two materials. Dynamic loading with different strain rates using Hopkinson pressure bars will be used to describe the stress wave propagation and kinetic energy absorption. At the same time, theoretical and numerical modelling of wave reflection/transmission will be performed on various geometrically arranged interfaces. Innovative numerical tools for advanced multi-material optimization of nested spatial structures will be developed for wave process control. The results will answer the questions of whether it is possible to control the propagation of stress waves by means of multi-material 3D metal printing, and what geometrical and mechanical parameters have a fundamental influence on the attenuation and concentration of stress waves.

2024 - 2026

Standardní projekty

Ing. Tomáš Doktor, Ph.D.; Ing. Jan Falta; Ing. Tomáš Fíla, Ph.D.

The unique feature of shear thickening fluid (STF), which shifts its phases from liquid state to solid state under dynamic loading, recently peaked attention in literature for shock absorbing systems or dashpots. Owing to phase shifting capability, employing STF as a vibration-damping system (VDS) can upgrade the performance of the structures under low probable dynamic actions (or accidental load). Therefore, a novel approach [i.e., STF-damped structural system] can tune the deficient structural system to a resilient one. Namely, an efficient, viable, and feasible rehabilitation solution for deficient structures can enhance the seismic performance of these structures by converting the kinetic energy of the shock into another energy form in the damper. To this end, the project proposes a novel approach, using STF to damp structural vibrations. Within the content of the project, STF working under a low strain rate and frequency is first synthesized. Then, the mechanical properties of the STF are obtained under dynamic load, which will be followed by a development of a damper filled with synthesized STF. Finally, real-time applications such as lab scale tests of STF dampers and computer simulations are targeted.

2024 - 2027

Program na podporu aplikovaného výzkumu a inovací SIGMA

prof. Ing. Ondřej Jiroušek, Ph.D.

The proposed projects deals with testing of the ultra high performance concrete (UHPC) under dynamic loading. This modern cementitous composite material has potential in wide range of applications such as civil engineering (buildings, bridges, tower blocks), parts of the transport infrastructure, or urban furniture. UHPC has excellent mechanical properties such as damage tolerance, fracture toughness and durability, which leads to possible use of this material in special application such as marine structures, underground spaces, nuclear waste containers, protection of critical infrastructure, mobile anti-vehicle barrier and national defence and military facilities. In this special applications is the material subjected to different modes of loading and different loading rates from creep, quasi-static to intermediate and high strain rates. Behaviour of the material in dynamics isn't properly described. Therefore is the proposed project subjected especially in testing of this material under elevated strain rate using a high speed motorized linear stage and Split Hopkinson Pressure/ Tensile Bar (SHPB/SHTB). Digital image correlation will be used to analyse the displacement and strain fields for support of the standard instrumentation of the device. Advanced methods of the instrumentation of these experimental devices include state-of-the-art lab-based in-situ X-ray imaging which allow insight into the deformation behaviour of the material. These results can be used for description of the internal effects and processes.

2023 - 2024

Studentská grantová soutěž ČVUT - SGS23/134/OHK2/2T/16

prof. Ing. Ondřej Jiroušek, Ph.D.

Navrhovaný projekt se zabývá vývojem inovativních a robustních metod numerické dynamiky specializovaných pro řešení vysokorychlostních impaktních úloh. V prvních fázích projektu bude cílem dokončit řešič založený na metodě konečných prvků (MKP) s uvažováním nelineárních materiálových modelů a velkých deformací s implementovanou metodou pro doménovou (prostorovou) dekompozici metodou lokalizovaných Lagrangeových multiplikátorů (LLM), což umožní robustní paralelizaci výpočtu. Výhody paralelizace spočívají v potenciálu řešit komplexní nelineární úlohy o milionech stupňů volnosti v dosažitelném časovém horizontu. Metoda LLM bude aplikována pro spojování domén rozdílné dimenze (zpravidla 1D a 3D), což umožní přímo modelovat strukturu moderních materiálů, namísto používání homogenizovaných konstitučních modelů. V oblasti časové diskretizace budou vyvíjeny pokročilé metody přímé časové integrace. Jmenovitě bude zobecněn algoritmus asynchronní integrace, který umožňuje provádět výpočty na jednotlivých doménách vlastním časovým krokem, dále bude vyvinut postup uvažující Helmholtzovu dekompozici pole posuvů pro oddělený výpočet podélných a příčných vln, které se liší fázovou rychlostí, a tudíž kritickým časovým krokem, který vstupuje do výpočtu. Tyto postupy mají kritický dopad na kvalitu řešení dynamických impaktních úloh pomocí MKP a přímé časové integrace, které je náchylné na disperzi. Synergie paralelního výpočtu, zvládnuté doménové dekompozice pomocí LLM a využitím inovativních metod pro přímou časovou integraci umožní přímo modelovat a přesně řešit moderní materiály složitých struktur rozsáhlých numerických modelů např. i s proměnnými materiálovými parametry v čase (piezoelektricita). V pokročilých fázích projektu bude primární zájem věnován metodám smooth particle hydrodynamice (SPH), material point method (MPM), particle finite element method (PFEM) a metodám obdobným či jejich kombinacím, které umožní modelování impaktních úloh včetně destrukce materiálu a simulac

2022 - 2024

Studentská grantová soutěž ČVUT - SGS22/196/OHK2/3T/16

Ing. Ticiano Costa Jordao, Ph.D.; Ing. Tomáš Javořík, Ph.D.; Ing. Vít Malinovský, Ph.D.; Ing. Luboš Nouzovský, Ph.D.; Ing. Simona Přikrylová, Ph.D.; doc. Ing. Lukáš Týfa, Ph.D.; Ing. David Vodák, Ph.D.

The project proposal sets a framework for strategic cooperation among key stakeholders of the rail sector. Under the umbrella of a rail Skills Alliance, businesses, education and training institutions, professional associations, and other partners together will develop and implement strategies to address skills gaps and shortage, by developing occupational profiles, vocational programmes and qualifications, as well as designing a long term action plan to be rolled out at the European, national and regional levels. After that, STAFFERS will also support the design and delivery of joint vocational training curricula, programmes and teaching and training methodologies, drawing on evidence of trends and skills needed in the rail sector. In addition, STAFFERS will explore, develop and implement approaches of education, training and skills development for cross-border railway traffic. In order to foster transnational mobility and exchange of various groups of learners and staff, the project will also develop and test cross-border student mobility schemes and work-based internships.

2021 - 2024

Projekty podpořené ze zahraničí (pracovní kód k dodatečnému upřesnění) - 621684-EPP-1-2020-1-IT-EPPKA2-SSA-B

Ing. Marcel Adorna; Ing. Tomáš Doktor, Ph.D.; Ing. Jan Falta; Ing. Tomáš Fíla, Ph.D.; Ing. Michaela Neuhäuserová; doc. Ing. Petr Zlámal, Ph.D.; Ing. Jan Šleichrt, Ph.D.

Cílem projektu je vyvinout a experimentálně ověřit nový stavební panel založený na polymerním buněčném jádru s povrchem z nanokrystalického kovu s jedinečnými absorbčními vlastnostmi. Citlivost materiálu buněčných stěn, resp. prutů (polymerní pěny a auxetické struktury) na rychlost deformace bude dosaženo pomocí efektu mikrosetrvačnosti potažené struktury vykazující dodatečnou schopnost disipace velkého množství energie. Pro optimalizaci návrhu struktury je zapotřebí hluboká znalost deformačního chování pro specifické impaktní podmínky. Numerické modelování bude provedeno na všech strukturálních úrovních, od chování jednotlivé buňky až po chování celého panelu. Bude použita kombinace několika experimentálních metod (mikro-CT, statické tlakové zkoušky, zkoušky v pádostroji, SHPB a experimenty s využitím vzduchového děla). Experimentální výsledky budou sloužit k ověření MKP modelů popisujících deformační chování od malých až po vysoké rychlosti deformace. Projekt staví na předchozích zkušenostech obou týmů s numericko/experimentální optimalizací kovových pěn a auxetických struktur.

2019 - 2021

Standardní projekty

prof. Ing. Ondřej Jiroušek, Ph.D.

Navrhovaný projekt je zaměřen na měření a popis mechanického chování pokročilých materiálů (buňečné materiály, auxetické struktury, kompozitní materiály atp.) při středních a vysokých rychlostech deformace pomocí experimentální sestavy SHPB a její modifikací. Závislost materiálových charakteristik na rychlosti deformace je klíčovým parametrem při posuzování vlastností materiálu, ať při použití v dopravních aplikací - absorbce deformační energie při nárazu (deformační zóny), či v případě ochrany kritické infrastruktury. Předkládaný projekt se zaměřuje na metodiku měření složitých struktur, které budou schopny pohlcovat velké množství kinetické energie, a návrh penetračních experimentů těchto struktur materiálu. Analýza chování materiálů v místě dopadu impaktoru je velmi náročná, jelikož materiál vzorku znemožňuje optické zaznamenání průběhu deformace pro případnou digitální korelaci obrazu (DIC). Projekt počítá s návrhem konceptu měření a metodiky s využitím radigrafických metod k vyšetření a popisu deformace v místě impaktu, a to v součinnosti projektem OPVVV č. 19 (Excelentní výzkum). Projekt se zaměřuje na aplikaci nové metody OHPB pro stanovení chování materiálů při impaktním zatížení a na rozvoj zkoumání deformačního chování materiálů při impaktním zatížení pomocí RTG zobrazování. Projekt bude studovat použití dvou variant OHPB a využití rentgenového záznamu pronikajícího projektilu zkoumaným materiálem. Výsledky experimentů budou sloužit pro popis chování materiálů při extrémním zatížení a rozvoj numerických metod pro simulace těchto dějů pomocí metody konečných prvků. Projekt tématicky navazuje na národní projekt GAČR (GA15-15480S), který byl zaměřen na modifikaci zařízení SHPB, a využívá jeho poznatky.

2018 - 2019

Studentská grantová soutěž ČVUT - SGS18/155/OHK2/2T/16

prof. Ing. Ondřej Jiroušek, Ph.D.

Předmětem navrhovaného projektu je implementace a vývoj pokročilých experimentálních metod pro měření mechanických vlastností materiálů při vysoké rychlosti deformace s využitím dělené Hopkinsonovy tyče (SHPB). V rámci projektu budou významně modifikována klíčová technická řešení i prvky instrumentace stávajícího zařízení SHPB s ohledem na měření materiálů používaných pro pohlcování velkého množství kinetické energie s využitím v dopravních a bezpečnostních aplikacích. Úpravy mechanických komponent budou zahrnovat adaptaci experimentálního zařízení pro provádění přesných měření při velké deformaci měkkých materiálů a materiálů se složitou vnitřní strukturou citlivou na rychlost deformace. Rozšíření instrumentace umožní záznam obrazových dat pomocí vysokorychlostní kamery a záznam veličin klíčových pro korekci experimentu o vlivy nepříznivě ovlivňující přesnost měření. V návaznosti na rozšíření instrumentace budou vyvinuty softwarové nástroje pro výpočet vstupních parametrů experimentu, pro automatizovaný záznam a export naměřených dat a pro výpočet korekcí vlivu nepřesností geometrie experimentálního zařízení, disperzního charakteru a útlumu šíření mechanických oscilací v tyčích konečné délky a analýzy dynamického rovnovážného stavu ve vzorku. Kombinací úprav mechanických komponent, úprav instrumentace a vývojem softwarových nástrojů bude vytvořeno experimentální zařízení umožňující měření dynamických vlastností materiálů s nízkou mechanickou impedancí, u kterých je měření konvenčními technikami SHPB nespolehlivé nebo nemožné. V rámci projektu bude dále vyvinut koncept měření pomocí "Open Hopkinson Pressure Bar" (OHPB) využívající principu dělené Hopkinsonovy tyče s tím rozdílem, že vznik deformační vlny je na rozdíl od konvenčního nárazu projektilem do jedné z tyčí vytvořen urychlením jedné části dělené tyče a jejím nárazem přímo do vzorku. Měření pomocí OHPB bude využito k další redukci komplikací spojených s dosažením dynamického rovnovážného stavu a s nedostateč

2017 - 2018

Studentská grantová soutěž ČVUT - SGS17/148/OHK2/2T/16

Ing. Tomáš Doktor, Ph.D.; prof. Ing. Ondřej Jiroušek, Ph.D.

Projekt je zaměřen na rozvoj laboratorního zázemí pro výzkumně zaměřené studijní programy na ČVUT FD.

2017 - 2023

OPVVV - Operační program Výzkum, vývoj a vzdělávání - Strukturální fondy EU - CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_017/0002589

Ing. Tomáš Doktor, Ph.D.; prof. Ing. Ondřej Jiroušek, Ph.D.

Projekt je zaměřen na úpravu současných doktorských studijních programů a oborů a tvorbu programu zcela nového se zaměřením na Smart Cities. Nově vytvořený program reflektuje, stejně jako programy upravené, výzvy současnosti a především budoucnosti nejen v souladu se strategickými dokumenty ČR (RIS3 apod.) a požadavky průmyslových partnerů, ale také s přeměnou techniky a technologií a růstem měst, která budou plně využívat synergických efektů kombinace ICT prostředků a technických infrastruktur.

2017 - 2023

OPVVV - Operační program Výzkum, vývoj a vzdělávání - Strukturální fondy EU - CZ.02.2.69/0.0/0.0/16_018/0002565

Cílem projektu je navržení vysoce optimalizovaných struktur, které využívají záporné Poissonovy konstanty, dané tvarem počítačově navržené kovové pěny, a zároveň citlivosti výplňového materiálu na rychlost deformace pro maximalizaci schopnosti materiálu pohlcovat deformační energii za téměř konstantního tlaku. Projekt využívá nejmodernějších experimentálních metod i optimalizačních nástrojů pro dosažení nejlepšího návrhu. Optimalizace bude dosaženo pomocí parametrického MKP modelování, kvazi-statických testů při současném sledování deformující se struktury pomocí počítačové mikrotomografie a dynamických testů pro střední a velmi vysoké rychlosti deformace pomocí padostroje a Hopkinsonovy dělené tyče. Výsledná auxetická struktura vyplněná materiálem citlivým na rychlost deformace bude mít výborný poměr tuhosti k hmotnosti i tlumící schopnosti a bude použita pro návrh lehké sendvičové konstrukce, velmi odolné vysokorychlostnímu nárazu, u které bude možno efektivně řídit její odolnost proti impaktnímu zatížení.

2015 - 2017

Standardní projekty

prof. Ing. Ondřej Jiroušek, Ph.D.; doc. Ing. Jitka Jírová, CSc.; Ing. Jiří Kunecký, Ph.D.; doc. Ing. Daniel Kytýř, Ph.D.; Ing. Jan Vyčichl, Ph.D.

Vědecké setkání účastníků z vysokých škol a vědeckých ústavů z České republiky a ze SRN ve dnech 28.5. a 30.5.2008 v konferenčním centru AV ČR - zámek Liblice u Mělníka. Symposium je zařazeno do kalendáře konferencí ČVUT a je zaměřeno na rozvoj experimentálních metod a výpočtového modelování v mechanice. Tato bilaterální symposia mají dlouholetou tradici a jsou pořádána od roku 1985 ve spolupráci s Bergische Universitat ve Wuppertalu v SRN pravidelně každé 2 roky a střídavě v SRN a České republice. Na odborné náplni symposia se podílí ÚTAM AV ČR, Česká společnost pro mechaniku a VDI/VDE-GESA. Jednacím jazykem je angličtina a každý účastník se musí zúčastnit aktivně s referátem, který je vydán ve sborníku sympozia. Cílem symposia je zajistit setkání a výměnu zkušeností zejména mezi mladými vědci z obou zemí a podpořit bilaterální vědeckou spolupráci. www.bilateral2008.fd.cvut.cz

2008 - 2008

IGS ČVUT - CTU0815216

prof. Ing. Ondřej Jiroušek, Ph.D.

Poranění hlavy je nejčastější příčinou úmrtí v důsledku dopravní nehody. Pro aplikaci v průmyslu je nutné znát mechanismus poranění a podmínky, za kterých poranění nastane (kritérium poranění hlavy). Pro stanovení těchto podmínek se nabízí řešení pomocí modelování hlavy metodou konečných prvků. V průběhu řešení projektu budou vytvořeny MKP modely hlavy použitelné k simulaci dopravní nehody (nárazu hlavy) pro různé typy dopravních nehod. Výsledkem analýzy by měl být hlavně popis chování na rozhraní lebka-mozek. Důraz bude též kladen na testování vlastností motocyklistických a cyklistických přileb během nehody a jejich vliv na změnu podmínek, za kterých nastane poranění. MKP modely helem budou ověřeny pomocí experimentálních metod. Cílem projektu je na základě obdržených výsledků objasnit chování mozku během dopravní nehody a pokusit se o aplikaci zjištěných poznatků na zkoumání změny podmínek porušení při použití přilby v modelu.

2007 - 2007

IGS ČVUT - CTU0709016

prof. Ing. Ondřej Jiroušek, Ph.D.

Totální náhrada kyčelního kloubu je v dnešní době běžným ortopedickým výkonem. Při této operaci se využívá dvou různých typů acetabulárních komponent. Prvním typem je cementovaná acetabulární komponenta, která je do pánevní kosti připevněna kostním cementem a druhým typem je necementovaná acetabulární komponenta, která je do pánevní kosti zaražena, zašroubována nebo připevněna vruty. Cílem tohoto projektu je vytvoření vysoce detailních 3D MKP modelů pánevní kosti s cementovanou acetabulární komponentou. Modely se budou lišit v typu imperfekce cementové vrstvy a budou podrobeny kontaktní napěťové analýze. Výsledkem této analýzy bude zjištění pole napětí v pánevní kosti, které popisuje působení implantátu na kostní tkáň.

2007 - 2007

IGS ČVUT - CTU0709216

Blanka Budská; prof. Ing. Ondřej Jiroušek, Ph.D.; doc. Ing. Jitka Jírová, CSc.

Vědecké setkání účastníků z vysokých škol a vědeckých ústavů z České republiky a ze SRN ve dnech 16. až 19.6.2004 v Táboře, které je zaměřeno na rozvoj experimentálních metod a výpočtového modelování v mechanice. Tato bilaterální symposia mají dlouholetou tradici a jsou pořádána od roku 1985 ve spolupráci s Bergische Universitat ve Wuppertalu, SRN pravidelně každé 2 roky a střídavě v SRN a České republice. Jednacím jazykem je angličtina a každý účastník se musí zúčastnit aktivně s referátem, který je vydán v anglickém sborníku sympozia. Cílem symposia je také zajistit setkání a výměnu zkušeností mezi mladými vědci z obou zemí a tak podpořit bilaterální vědeckou spolupráci. V referátech budou zastoupeny příspěvky z oblasti záznamu a vyhodnocování experimentálních dat, rozvoje a využití experimentálních metod a měřících zařízení v mechanice tuhých a poddajných těles a v biomechanice a vztahu experimentu a výpočtového modelování (hybridní metoda).

2004 - 2004

IGS ČVUT - CTU0416516