F7PBNMPB2 - Mechanika pro bioinženýry II.

Teoretická výuka bude probíhat formou přednášek, během kterých budou vysvětleny základní pojmy, principy a zákony mechaniky deformabilních těles. Důraz bude kladen na odvození důležitých vztahů a jejich fyzikální interpretaci. Praktická výuka bude realizována formou cvičení, kde studenti budou řešit konkrétní úlohy a aplikovat teoretické znalosti na praktické příklady. Cílem cvičení je prohloubit porozumění probírané látce a rozvíjet analytické myšlení studentů. V rámci semestru mohou být zadány projekty, které umožní studentům samostatně řešit komplexnější úlohy a rozvíjet své tvůrčí schopnosti. Platforma Moodle bude využívána pro sdílení studijních materiálů, zadávání domácích úkolů a komunikaci mezi studenty a vyučujícím. Další online nástroje mohou být využity pro online kvízy, fóra a spolupráci na projektech.

Studijní literatura a studijní pomůcky

Povinná literatura:

Podmínky zápočtu: Aktivní účast na cvičeních, Odevzdání projektů (min. 50% bodů ze všech úkolů), zápočtový text (min. 50% bodů)

Podmínky zkoušky: Písemná zkouška obsahující příklady z mechaniky (min. 50% bodů), Hodnocení zkoušky bude provedeno na základě správnosti a úplnosti řešení jednotlivých úloh. Bude zohledněna nejen znalost teoretických základů, ale také schopnost aplikovat tyto znalosti na řešení konkrétních problémů. Ústní zkouška z témat probraných na přednáškách.

1. Úvod do mechaniky deformovatelných těles a základní aplikace v biomechanice

2. Napětí a deformace tah a tlak (základy aplikací na biologické materiály)

3. Napětí a deformace smyk a krut (základy aplikací na biologické materiály)

4. Složené napětí a Mohrova kružnice (základy aplikací na biologické materiály)

5. Ohyb nosníků ohybové momenty a smykové síly (základy aplikací na biologické struktury)

6. Ohyb nosníků napětí a deformace (základy aplikací na biologické struktury)

7. Krut napětí a deformace (základy aplikací na biologické struktury)

8. Energetické metody princip virtuálních prací (základy aplikací na výpočet deformací)

9. Energetické metody Castiglianova věta (základy aplikací na výpočet deformací)

10.Pružnost a plasticita (základy aplikací na biologické materiály)

11.Stabilita Eulerův vzorec (základy aplikací na biologické struktury)

12.Namáhání složených konstrukcí (základy aplikací na biologické struktury)

13.Materiálové vlastnosti a základní biomechanické aplikace (testování a analýza)

14.Souhrn a opakování s důrazem na základní aplikace v biomechanice

1. Úvodní cvičení: Základní pojmy a aplikace v mechanice deformovatelných těles

2. Cvičení na tah a tlak: Výpočet napětí a deformací (základní příklady s biologickými materiály)

3. Cvičení na smyk a krut: Výpočet napětí a deformací (základní příklady s biologickými materiály)

4. Cvičení na Mohrovu kružnici: Transformace napětí (základní příklady s biologickými materiály)

5. Cvičení na ohyb nosníků: Diagramy ohybových momentů a smykových sil (základní příklady s biologickými strukturami)

6. Cvičení na ohyb nosníků: Výpočet napětí a průhybu (základní příklady s biologickými strukturami)

7. Cvičení na krut: Výpočet napětí a úhlu zkroucení (základní příklady s biologickými strukturami)

8. Cvičení na princip virtuálních prací: Výpočet deformací (základní příklady)

9. Cvičení na Castiglianovu větu: Výpočet deformací (základní příklady)

10.Cvičení na pružnost a plasticitu: Analýza diagramů napětí-deformace (základní příklady s biologickými materiály)

11.Cvičení na stabilitu: Výpočet kritického zatížení (základní příklady s biologickými strukturami)

12.Cvičení na namáhání složených konstrukcí: Řešení základních praktických úloh

13.Cvičení na biomechaniku: Aplikace mechaniky deformovatelných těles na základní příklady

14.Souhrnné cvičení: Řešení komplexních úloh z mechaniky deformovatelných těles

Znalosti získané v tomto předmětu jsou nezbytné pro při návrhu a analýze konstrukcí, strojních součástí a zároveň slouží jako základ pro další navazující předměty. Předmět bude mít přesah do biomechaniky a aplikace těchto témat na živé organismy.

Povinná literatura:

[1] MICHALEC, Jiří. Pružnost a pevnost I - III. 3. vyd. V Praze: České vysoké učení technické, 2009. ISBN 978-80-01-04224-3.

[2] JÍRA, Aleš a kol. Sbírka příkladů z pružnosti a pevnosti. Praha: České vysoké učení technické, 2025. ISBN 978-80-01-06810-6.

Doporučená literatura:

[3] Multiscale Biomechanics, edited by Jean-François Ganghoffer. Elsevier, 2018. ProQuest Ebook Central, https://ebookcentral.proquest.com/lib/cvut/detail.action?docID=5247373.

• Bakalářský studijní program Biomedicínské nanotechnologie (povinný předmět)