Projekty řešené v aktuálním roce

Vývoj a realizace měřicího zařízení pro měření zvukové pohltivosti materiálů při nízkých budicích frekvencích

SP2025/080

Cílem navrhovaného projektu je vývoj a výroba specializovaného měřicího zařízení a realizace experimentální série zaměřené na kvantitativní charakterizaci akustické pohltivosti materiálů při nízkých frekvenčních budicích hodnotách. Projekt zahrnuje komplexní teoretickou analýzu klíčových parametrů měřicího systému, včetně optimalizace geometrie, materiálových vlastností a konstrukčních prvků, což umožní návrh a implementaci zařízení s maximální měřicí přesností a spolehlivostí. Výsledný měřicí systém bude navržen, vyroben, sestaven a kalibrován v laboratořích Katedry materiálů a technologií pro automobily, přičemž bude rovněž podrobně optimalizován pro aplikace v různých experimentálních podmínkách. Experimentální část projektu se zaměří na získání vysoce kvalitních dat o akustické pohltivosti různých typů materiálů, zejména nekonvenčních a recyklovaných, s cílem zhodnotit jejich aplikační potenciál v průmyslových a environmentálních kontextech. Důraz bude kladen na přímé zapojení studentů magisterských a doktorských studijních programů, čímž se posílí jejich odborné znalosti, dovednosti a aktivní účast na vědecko-výzkumné činnosti. Tím projekt přispěje nejen k rozvoji odborného potenciálu studentů, ale také k budování vědeckých kapacit na pracovišti. Zvláštní pozornost bude věnována materiálům s nízkou ekologickou zátěží, jako jsou přírodní zdroje (sláma, dřevěné třísky a hobliny) a recyklované suroviny (řezané textilie, recyklovaný papír, mleté kobercoviny). Tyto materiály budou hodnoceny z hlediska jejich schopnosti transformovat akustickou energii na tepelnou energii a jejich potenciálu pro udržitelná konstrukční řešení v oblasti akustiky. Výsledky projektu mohou významně přispět k rozšíření ekologicky šetrných a ekonomicky efektivních materiálů v průmyslové praxi, stejně jako k posílení konkurenceschopnosti v oblasti akustických technologií. Konkretizace činností 1. Teoretická, konstrukční a technologická stránka realizace zařízení Na základě stanovených cílů projektu bude zpracována komplexní teoretická studie problematiky, zahrnující analýzu akustických a vibroakustických jevů, které ovlivňují návrh a funkčnost zařízení. Tato studie bude zaměřena na identifikaci klíčových parametrů, jako je tvar a materiálové složení komponent, frekvenční odezva a optimalizace geometrických rozměrů. V návaznosti na teoretickou analýzu bude zpracován detailní konstrukční a technologický návrh zařízení. Konstrukce bude navržena s důrazem na robustnost, dlouhodobou spolehlivost a precizní měřicí schopnosti. K dosažení těchto cílů budou provedeny pokročilé numerické simulace pomocí výpočetních metod, jako je metoda konečných prvků (FEM), které umožní modelovat vibroakustické chování systému a optimalizovat jeho klíčové konstrukční prvky. Tyto simulace budou zahrnovat analýzu vlastních frekvencí, šíření zvukových vln a přenos akustické energie v prostředí zařízení. Výsledky teoretických studií a numerických simulací budou sloužit jako podklad pro návrh technologického procesu výroby. Tento proces bude zahrnovat výběr vhodných materiálů, optimalizaci výrobních postupů a testování prototypových komponent. Zařízení bude kompletně navrženo, vyrobeno, sestaveno a kalibrováno na pracovišti řešitelského týmu, čímž se zajistí plná kontrola nad kvalitou a přesností jednotlivých kroků. Kalibrace zařízení bude probíhat v souladu s mezinárodními metrologickými standardy, aby byla zajištěna jeho plná funkčnost a měřicí spolehlivost. Tato fáze projektu přinese nejen vývoj unikátního měřicího zařízení, ale také rozšíří znalosti v oblasti konstrukce a technologií měřicích systémů. Tyto nové poznatky budou cenným přínosem v oblasti vzdělávání, podpoří výzkumné aktivity a umožní zavádění inovativních řešení v průmyslové praxi. 2. Materiálově technologická oblast V materiálově-technologické oblasti bude výzkum rozdělen do dvou hlavních směrů. První směr se zaměří na podrobnou analýzu vzorků běžně využívaných materiálů pro akustické obklady, jako jsou minerální vaty s pojivem, polyuretanové a polyethylenové pěny. Tyto materiály budou hodnoceny z hlediska struktury, přičemž důraz bude kladen na její vliv na mechanismy disipace akustické energie. Zároveň bude analyzováno geometrické provedení absorpčních prvků, včetně vlivu jejich tvaru na účinnost akustické pohltivosti. Výsledky tohoto výzkumu poskytnou důležitá data pro návrh optimálních akustických obkladů přizpůsobených konkrétním aplikacím a frekvenčním rozsahům. Druhý směr se zaměří na přípravu a hodnocení vzorků akusticky pohltivých obkladů z nekonvenčních a recyklovaných materiálů. Tento přístup představuje příležitost k identifikaci široké škály potenciálních aplikací pro ekonomicky dostupná a udržitelná řešení technických výzev v oblasti akustiky. Materiály, jako jsou přírodní suroviny (např. sláma, dřevěné třísky) nebo recyklované komponenty (např. řezané textilie, recyklovaný papír), budou analyzovány z hlediska jejich mikrostruktury, mechanických vlastností, dlouhodobé stability a schopnosti transformace akustické energie na tepelnou energii. Tento výzkum může významně přispět k vývoji ekologicky šetrných, finančně nenáročných a průmyslově realizovatelných akustických obkladů. 3. Oblast měření a zpracování dat Tato část projektu se zaměří na komplexní vývoj metodiky experimentů z hlediska optimalizace měřicí techniky a efektivního zpracování dat. Klíčovým úkolem bude návrh a implementace měřicího řetězce, zahrnujícího systém buzení akustických vln v impedanční trubici, který bude navržen s ohledem na maximální přesnost a reprodukovatelnost výsledků. Výzkum se dále zaměří na vývoj pokročilých algoritmů pro analýzu naměřených dat, včetně zpracování signálů, filtrace šumu a interpretace akustických parametrů, jako je činitel zvukové pohltivosti. Tyto algoritmy budou vyvíjeny s využitím moderních přístupů v oblasti datové analytiky, což umožní přesnější hodnocení měřených vzorků a identifikaci klíčových parametrů ovlivňujících jejich akustické vlastnosti. Tato fáze projektu staví na již existující interdisciplinární spolupráci mezi Katedrou materiálů a technologií pro automobily (FMT) a Katedrou aplikované elektroniky (FEI), která se v uplynulém roce dynamicky rozvíjela. Tato spolupráce představuje klíčový prvek při integraci odborných znalostí z oblasti akustiky, měřicí elektroniky a systémového inženýrství, což vytváří silnou platformu pro vývoj inovativních řešení s vysokou vědeckou i průmyslovou hodnotou.

2025

2025

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Čegan Tomáš doc. Ing., Ph.D.