Mechanika inteligentních materiálů a jejich termomechanické odezvy

Výzkum a vývoj experimentálních a numerických metod pro stanovení komplexních termomechanických vlastností inteligentních polymerních materiálů jako jsou magnetoreologické elastomery a plastomery (MRE a MRP), polymery s tvarovou pamětí (SMP) a polymerní pěny (PF). Chování těchto materiálů je řízeno vnějšími magnetickými, elektrickými, světelnými či tepelnými poli. Vývoj materiálových modelů na základě popisu vnitřní struktury a experimentálně stanovených parametrů. Matematické modelování komplexních termomechanických vlastností těchto materiálů. Numerická simulace odezvy těchto materiálů pomocí metody konečných prvků.

Výzkumné aktivity

Experimentální výzkum mechaniky inteligentních materiálů a jejich termomechnické odezvy

• Příprava experimentálních vzorků jak pomocí tradičních metod výroby kompozitů tak i moderních metod syntézy materiálů, jako je 3D tisk. Výroba anizotropních MRE za působení vnějšího magnetického pole.
• Výzkum geometrie vnitřní makro i mikrostruktury zkoumaných materiálů pomocí zobrazovacích metod.
• Vývoj inovativních experimentálních metod a experimentálních zařízení pro stanovení odezvy kompozitních inteligentních materiálů na statické i dynamické zatěžování za současného působení magnetického pole.
• Využití moderních bezkontaktních optických metod pro měření deformací.
• Stanovení časově závislého reologického chování zkoumaných materiálů, relaxační odezvy a chování při dynamickém zatěžování.
• Experimentální stanovení odezvy inteligentních materiálů na zatížení při současném působení dalšího vnějšího stimulu v podobě magnetického, elektrického či tepelného pole.
• Výzkum mechanismu disipované energie ve strukturních materiálech vlivem materiálového útlumu a smykovým třením strukturních elementů.

Stanovení materiálových parametrů a konstitutivních vztahů

• Stanovení materiálových parametrů a modelů na základě experimentálně získaných dat.
• Sestavení konstitutivních vztahů potřebných pro numerické modelování odezvy materiálů.
• Modelování mechanického chování materiálů a jejich závislosti na vnějších silách a fyzikálních polích.

Numerická simulace odezvy pomocí metody konečných prvků

• Implementace a aplikace konstitutivních vztahů do MKP softwarů a simulace chování jednoduchých struktur zhotovených z inteligentních materiálů se zohledněním vazby a interakce mezi působícími fyzikálními poli (silovými, magnetoelektrickými, tepelnými atd.) a v závislosti na okrajových podmínkách.
• Verifikace výsledků MKP simulace a experimentálně zjištěného chování pomocí testovacích metod a zkoušek.

---

Pracoviště
Katedra mechaniky, pružnosti a pevnosti

Kontaktní osoba
doc. Ing. Iva Petríková, Ph.D.