Optimalizace vlastností strojů v interakci s pracovními procesy a člověkemV sekci 3 výzkum hlukových a vibračních signálů spočívá v experimentálnímověřování metod pro časově-frekvenční analýzukavitačního šumu a zdokonalování algoritmů pro analýzuvibrací převodovek a optického vyzařování z kavitačních bublin.Výzkum vibroizolačních prvků se uskutečňoval realizacíexperimentálních zařízení, měřením statických a dynamickýchcharakteristik kompozitních materiálů s pryžovou matricía sledováním vlivu stárnutí kompozitního materiálu na jehodynamické a útlumové vlastnosti. Byly zpřesněny simulačnímodely vlnovcových pneumatických pružin a pro modelovánípěnových materiálů bylo ověřováno užití metody umělých neuronovýchsítí. Byla realizována měřící platforma pro dynamickouanalýzu rozložení tlaku v kontaktní zóně sedačka-člověka prováděno měření absorpce energie mechanických vibracía sestaven zjednodušený biomechanický MKP model sedícíholidského těla. Dokončeny byly práce k aplikaci řízenéhomagnetoreologického tlumiče na sanitním lehátku, došlok zpřesnění modelu dvouplášťového automobilového hydraulickéhotlumiče s dvoufázovou kapalinou, testovacímu měřenítlumičů a ladění software pro ovládaní průtoku komorou v závislostina tlaku kapaliny. Paralelně se provádělo měření obsahuvzduchu v hydraulickém oleji pomocí akustického bublinkovéhospektrometru.Výzkum vibroizolačních systémů sledoval ověřování systémůaktivního řízení mobilních soustav, měřením na čtvrtinovémmodelu podvozku, ověřováním funkce fyzikálních modelůsanitního lehátka a automobilové sedačky na speciálníchzkušebních zařízeních. Soustava sanitního lehátka bylarozšířena o PID regulaci tlaku v pneumatických pružinách. Autoreflexnívibroizolační systém pružícího podstavce sedadlařidiče byl realizován jako pneumaticko – mechanický systémvčetně elektronického řízení. Byl zahájen výzkum účinků vibracína lidský organismus při působení v obecném směru a bylanavržena kritéria pro posuzování účinků vibrací na člověka.Výzkum robotizovaného podvozku určeného pro zdravotněsociální užití vyústil do funkčního modelu podvozku.v ejektorech a metodám optimalizace subsonického ejektoru.Byl odladěn algoritmus optimalizace vnitřního tvaru razníkupro lisování skla. Výzkum kavitace sledoval kolaps laseremgenerované bublinky, proběhla implementace analytickéhomodelu a vyhodnocení erozivního potenciálu kavitace podélpevných stěn a testovací měření spektra bublin pomocí akustickéhobublinkového spektrometru. Proběhl výzkum kavitaceza škrtícím elementem hydraulického tlumiče. Výzkumem kavitacev tekutinových mechanismech proběhla implementacejednorozměrného modelu kavitační bublinky do komplexníhomodelu fyzikálního a matematického popisu kavitační erozeobtékaných těles – lopatek. Probíhá výzkum kavitace ve vodězaměřený na experimentální vyšetřování kolapsu teplema pulsem generované bublinky v různých vzdálenostech odpevné a pružné stěny.Výzkumný záměr „Optimalizace vlastnostístrojů v interakci s pracovnímiprocesy a člověkem“ je zaměřen do čtyřzákladních oblastí výzkumu:• výzkumné směry v první části se zabývajíprocesní a konstrukční optimalizací speciálních strojůa zařízení;V sekci 4 byla výzkumem termodynamických dějů řešenaproblematika stability mezní vrstvy, kanálového proudění,ovlivnění příčným pulzujícím proudem tekutiny a problematikatermoakustiky. Pro studium stability mezní vrstvy bylanavržena tažná nádrž pro simulaci obtékání těles v různýchrežimech v klidné kapalině a byly provedeny experimenty vizualizacekanálového proudění metodou PIV. Studium pulzujícíchproudů bylo zaměřeno na stanovení charakteristikbudících členů, interferometrická měření průhybu membránys naměřeným rychlostním polem na výtoku z trysky a studiatermoakustiky a buzení syntetizovaných proudů.Probíhalo zdokonalování holografické inter ferometrie proidentifikaci nestacionárních teplotních polí. Výzkum syntetizovanýchproudů vedl k identifikaci směšovacích procesů• v druhé části je zaměřen na materiálový výzkuma pokročilé technologie;• třetí část je orientována do specifické oblastihlukových a vibračních signálů a zejména do oblastivibroizolace;• v poslední čtvrté části jsou podrobovány výzkumuvybrané termodynamické děje a jejich aplikace.Vykonavatelem výzkumného záměru je Fakultastrojní a v průběhu řešení svým záběrem využívá širokéspolupráce s dalšími fakultami TU v <strong>Liberci</strong>.2Úvodní slovo
TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCIwww.tul.czVýzkumný záměr:„Optimalizace vlastností strojů v interakci s pracovními procesy a člověkem“– řízení práce výzkumného záměru, řešitelský tým<strong>Technická</strong> <strong>univerzita</strong> v <strong>Liberci</strong> získala ve veřejné soutěži sedmiletý projekt (2005 - 2011) – výzkumnýzáměr „Optimalizace vlastností strojů v interakci s pracovními procesy a člověkem“ – s uznanými nákladyv celkové výši 169,7 mil. Kč (jako příjemce formou dotací z MŠMT obdržela 137 mil. Kč a spoluúčastčinila 32,7 mil. Kč).Cílem výzkumného záměru bylo komplexní řešení specifickýchproblémů z oblasti strojírenské techniky zaměřené na optimalizacivlastností strojů a zařízení v interakci s inovovanými pracovními procesyse zaměřením na zvýšení jejich výkonnosti, životnosti a snížení energetickénáročnosti, zlepšení pracovního prostředí minimalizací vibrací,hluku a užitím nových materiálů a perspektivních technologií.Projektový tým, který zahrnoval v průběhu řešení až 75 tvůrčíchpracovníků a představoval 28,5 přepočteného úvazku, byl na dobu řešenírozdělen do čtyř pracovních sekcí, ve kterých byla řešena tematicky blízkáproblematika. Do čela každé sekce byli ustaveni vedoucí, kteří zajišťovalioperativní odborné řízení dílčích úkolů řešených v příslušné sekci.Rozdělení do čtyř řešitelských týmů usnadnilo i ekonomické řízení projektu.Vývoj kvalifikace členů řešitelského týmu v letech 2005 - 2010 Kvalifikační struktura řešitelského týmu v letech 2005 - 2010Činnost výzkumného záměruje řízena manažerským týmem ve složení:doc. Ing. František Novotný, CSc. – řešitel výzkumného záměru a vedoucí sekce1;prof. Dr. Ing. Petr Lenfeld – vedoucí sekce 2;doc. Ing. Ludvík Prášil, CSc. – vedoucí sekce 3;doc. Ing. Jiří Unger, CSc. – vedoucí sekce 4;Ing. Jiří Pech – správce rozpočtu.V uplynulých šesti letech byl průběh prací, plnění cílů a výsledkůřešení výzkumného záměru každoročně hodnocen vnitřním auditem- oponentní radou, jejímiž členy byli pracovníci z akademickýchpracovišť a ÚT AV ČR.Oponentní rada pracovala v ustáleném složení:prof. Ing. Jaromír Příhoda, CSc. předseda komise, ÚT AV ČR Prahadoc. Ing. Pavel Baumruk, CSc. člen komise – oponent, FS ČVUT v PrazeIng. Milan Hortel, DrSc. člen komise – nezávislý expert PrahaRNDr. Pavel Jonáš, DrSc. člen komise – oponent, ÚT AV ČR PrahaProf. Ing. Ctirad Kratochvíl, DrSc. člen komise – oponent, FSI VUT v Brněprof. Ing. Jaroslav Menčík, CSc. člen komise – oponent, Univerzita Pardubicedoc. Ing. Pavel Rumíšek, CSc. člen komise – oponent, FSI VUT v BrněVnitřním auditem byla podrobně hodnocena úroveň věcnéhoplnění dílčích úkolů hodnocené etapy řešení výzkumného záměru,podrobně byly rozebrány dosažené výsledky a kriticky zhodnocenyuplatněné výstupy, přičemž v pěti oponentních posudcíchbyly zevrubně hodnoceny písemné podklady v úhrnném rozsahucca 1200 stran textu.Jednotlivé etapy řešení výzkumného záměru byly rovněž hodnocenyauditem MŠMT, pro který byly zpracovány 3 periodické zprávys příznivým hodnocením, které bylo základem pro zařazení výzkumnéhozáměru do nejvyšší kategorie A.Řešitelský kolektiv výzkumného záměruŘešitelské týmy jednotlivých sekcí výzkumného záměru byly složenyz odborníků z různých vědních disciplin, čímž byla zajištěna spoluprácelidí s hlubokými znalostmi fyzikálních principů, matematických metodzpracování a optimalizace dat, s technology, konstruktéry a procesnímitechniky, laboranty, odborníky na software a hardware a na řízeníprocesů strojů a zařízení.Z grafu nahoře je patrný vývoj řešitelského týmu z hlediska kvalifikačnístruktury v průběhu řešení <strong>VZ</strong> v letech 2005 – 2010 (rok 2011není zahrnutdo statistiky). Je patrné, že došlo k výraznému posunu kvalifikaceklíčových pracovníků řešitelského týmu. V souvislosti s řešením problematikyvýzkumného záměru bylo úspěšně obhájeno 26 disertačníchprací, 17 členů řešitelského týmu získalo doktorát v době řešenívýzkumného záměru, bylo zpracováno a úspěšně obhájeno 14 habilitacía podařilo se uplatnit 8 profesorských řízení.Je možné konstatovat, že vedle zkvalitnění kvalifikační strukturyřešitelského týmu byla rovněž, na platformě široce tematickyzaměřeného výzkumu v rámci <strong>VZ</strong>, realizována řada disertačníchprací v rámci doktorandského studia na pracovištích FS, došlo k obohacenídoktorské i magisterské výuky ve studijním programu Strojníinženýrství, v oborech Konstrukce strojů a zařízení, Aplikovanámechanika, Strojírenská technologie, Materiálové inženýrství a v doktorskémprogramu Stroje a zařízení. Řešením <strong>VZ</strong> se zabývala značnáčást výzkumných kapacit Fakulty strojní a do řešení byla zapojena řadaodborníků z dalších fakult TU v <strong>Liberci</strong>.Na výzkumném záměru nalezlo hlavní výzkumné uplatnění41 klíčových pracovníků s více než 50% pracovního úvazku a 12 dalšíchvýzkumníků s menším úvazkem, celkový pracovní úvazek výzkumnéhozáměru na počátku řešení v roce 2005 činil 28,1 přepočtenéhoúvazku a v roce 2010, tj. v předposledním roce řešení, nalezlo na řešeníproblémů výzkumného záměru uplatnění 77 tvůrčích pracovníků.Výzkumný záměr3