|
| |
|
| |
|
|
Výpočtové modelování samobuzeného kmitání lidských hlasivek
Hájek, Petr ; Šidlof,, Petr (oponent) ; Radolf, Vojtěch (oponent) ; Švancara, Pavel (vedoucí práce)
Disertační práce popisuje simulaci lidské fonace ve smyslu posledních teorií. Fonace je zde uvažována jako obousměrná fluidně-strukturně-akustická interakce, u níž je interakce mezi všemi fyzikálními prostředími realizována díky použití nestacionárních viskózních stlačitelných Navier-Stokesových rovnic. V první části je položen teoretický základ, který se týká posledních přístupů ve výpočtovém modelování lidské fonace, nejdůležitějších a základních teorií o tvorbě lidského hlasu a klíčových aspektů lidské anatomie, fyziologie a patologie. Diskutována je také evaluace hlasových parametrů. Druhá část práce je hloubkovou analýzou simulace fonace na rovinném výpočtovém modelu. Jeho základní koncept vychází z algoritmů navržených na Ústavu mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky. Vytvořené modely jsou schopny reprodukovat zvuk všech českých samohlásek a nejpoužívanější vyhodnocované parametry velmi blízko fyziologickému rozmezí. Simulace patologie, Reinkeho edému, je demonstrována, aby mohl být prozkoumán její vliv na zvuk samohlásek. Prostorový výpočtový model fonace je uveden ve třetí části. I na něm jsou simulovány všechny české samohlásky, které jsou srovnány s výsledky z rovinného modelu a z publikovaných měření. Prostorový model slouží jako výchozí bod k řešení výpočtu s podélným napětím hlasivek, které je obsahem poslední části práce. Třebaže jsou všechny modely naladěny spíše na tišší fonaci, výsledky souhlasí s důležitými fyziologickými jevy. Z důvodu značné výpočtové náročnosti prostorového modelu s předpětím je v práci představen i hybridní rovinný model s předepjatými hlasivkami. Mimořádná pozornost je věnována samobuzenému kmitání hlasivek. Je ukázáno, že rovinný model není takové oscilace schopen reprodukovat, přestože se podařilo délku jeho oscilací významně prodloužit. Kmitání prostorového modelu je, na druhé straně, stabilní bez jevů provázejících utlumení kmitání. Dá se předpokládat, že prostorový model dokáže v současné verzi skutečně reprodukovat samobuzené oscilace, jakož základní princip přítomný během lidské fonace.
|
|
|
Napjatostně deformační analýza silničního mostu přes řeku Orlici
Adamec, Tomáš ; Hájek, Petr (oponent) ; Fuis, Vladimír (vedoucí práce)
Hlavním tématem této bakalářské práce je napjatostně deformační analýza silničního mostu přes řeku Orlici v Třebechovicích pod Orebem. V první části je teoretický úvod do prutových soustav a pružnosti pevnosti. V druhé části je popsána geometrie mostu. V třetí části je tvorba 2D modelu prutové soustavy, zatížení a popis výpočetního algoritmu. Třetí část je zaměřena na výpočet a interpretace výsledků. V páté části je provedena verifikace čtvrté části. V šesté části je popis výpočtu 3D prutové soustavy.
|
|
|
Deformační a napěťová analýza dentálního implantátu zavedeného v horní čelisti
Dušková, Tereza ; Hájek, Petr (oponent) ; Marcián, Petr (vedoucí práce)
Při zavádění dentálních implantátů, zejména do horní čelisti, se objevuje řada problémů. Největším z nich je nedostatečná kvalita a objem kostní tkáně v alveolárním výběžku. Práce se zabývá dentálním implantátem zavedeným v horní čelisti a je zaměřena na deformačně-napěťovou analýzu získaných výsledků ze vzájemného působení implantátu a horní čelisti. Pro vyřešení mechanické interakce mezi implantátem a kostní tkání je využito výpočtové modelování pomocí metody konečných prvků. Analýzou výsledků byl zjištěn vliv kortikální kostní tkáně, oseointegrace a vliv směru zatěžování implantátu na jeho posuvy a napětí. V oblasti řezáků je tedy nutné uvažovat jiná než axiální zatížení implantátu.
|
|
|
Analysis of forces acting on the mandible during chewing
Thomková, Barbora ; Hájek, Petr (oponent) ; Marcián, Petr (vedoucí práce)
The bachelor thesis deals with cranio-maxillo-facial biomechanics by analysing the force of the lower jaw during chewing. In the thesis, research study of literary sources dealing with the force of the lower jaw is carried out, from which the information obtained was used for subsequent analysis of the force effect on the lower jaw during chewing. The solution is made referring to computational modelling, analytical methods and also numerical by using FEM. The analytical solution was made on the assumption that the lower jaw is a rigid body and solved the magnitude of the contact forces in the bonds and the bite force that was considered at different positions using equations of equilibrium. The numerical solution was computed by using the ANSYS Workbench software. Two types of kinematic bonds (spherical and fixed support) in the condyle areas were solved and compared. The first type was identical with the analytical solution. Spherical bonds were prescribed at the place of the condyles. The second type of bonds was chosen on the basis of literature. Fixed support bonds were selected in both condyles. The results were compared for both approaches related to solution and the biting forces were compared with the experimentally determined values reported by the literature.
|
|
|
Computational modelling of stress and strain of the human vocal folds during setting up to phonation position
Sádovská, Terézia ; Hájek, Petr (oponent) ; Švancara, Pavel (vedoucí práce)
This master‘s thesis deals with computational modelling of human vocal folds in phonation position using finite element method. There are described larynx anatomy, voice generation theories and overview of so far published computational models of vocal folds. Next part of the paper deals with a redesign of vocal folds and soft tissues‘ geometry, creation of finite element mesh and implementation of active stress in thyroarytenoid muscle. The problem was solved using Ansys 19.2 software. Computation of stress and deformation of soft tissues in phonation position has been made for 7 variations with different combination of active cartilages and muscles. Lastly, there was evaluated an effect of different cartilages and active muscle stress to final stress and deformation of soft tissues of vocal folds.
|
|
|
Výpočtové modelování šíření hlasu okolo hlavy člověka pomocí metody konečných prvků
Ryšavý, Antonín ; Hájek, Petr (oponent) ; Švancara, Pavel (vedoucí práce)
V první části diplomové práce je stručně uvedena biomechanika tvorby lidského hlasu a přehled doposud publikovaných výpočtových modelů vokálního traktu a šíření akustických vln okolo hlavy člověka. Druhá část práce se zabývá vytvořením výpočtového modelu šíření akustických vln vokálním traktem a dále do prostoru okolo hlavy při fonaci české samohlásky /a:/. Vokální trakt je buzen v místě hlasivek harmonickým signálem. Na povrchu vokálního traktu, části hlavy zahrnující vlasy a kůži je definována akustická absorpce. Je detailně zmapováno šíření akustických vln ve vokálním traktu, v blízkém poli v okolí úst, v prostoru okolo hlavy a v bodech na tvářích. Šíření akustických vln je analyzováno v bodech, ve kterých bývají umisťovány mikrofony pro snímání řeči. Jsou získány závislosti akustického tlaku na frekvenci, přenosové funkce mezi definovanými body a amplitudy akustických tlaků v závislosti na vzdálenosti od úst. Pozoruje se zejména frekvenční zkreslení spekter v uvedených bodech. Dále je vyhodnocena vyzařovací impedance v oblasti úst. Získané výsledky jsou srovnány s doposud publikovanými výsledky experimentálního měření a mohou sloužit pro potřeby přesného měření lidského hlasu nebo pro frekvenční korekci mikrofonů při snímání řeči a zpěvu umístěných v analyzovaných bodech.
|
|
|
Deformační a napěťová analýza dlahy fixující zlomeninu vřetenní kosti
Hussliková, Veronika ; Hájek, Petr (oponent) ; Marcián, Petr (vedoucí práce)
Zlomeniny distálního konce vřetenní kosti se řadí mezi nejčastější zlomeniny. Při komplikovaných zlomeninách je nutné přistoupit k operační léčbě pomocí vnitřní dlahy. Práce se zaměřuje na provedení deformačně-napěťové analýzy vnitřní dlahy fixované ve vřetenní kosti pomocí kostních šroubů. Pro posouzení mechanických interakcí mezi jednotlivými prvky této soustavy bylo použito výpočtové modelování pomocí metody konečných prvků. Deformačně-napěťová analýza byla provedena pro tři různé typy fixace v modelech geometrie zahrnujících zlomeninu vřetenní kosti a zhojenou vřetenní kost a pro tři různé typy zatížení. Ve vyhodnocení výsledků byl posouzen vliv typu zatížení a vliv zhojení kostní tkáně. Pro zatížení ohybem, které bylo nejkritičtější, nedošlo v dlaze ani v kostních šroubech k překročení meze kluzu a nevznikla tedy nevratná plastická deformace materiálu.
|
|
|
Smart Materials for Medical Applications
Kaplán, Martin ; Hájek, Petr (oponent) ; Florian, Zdeněk (vedoucí práce)
This thesis describes materials which react to external stimuli. These materials are know as Smart materials. The thesis provides an overview of these materials and their use in the field of medicine. A lot of attentions is paid to Nitinol as the most significant representative of Smart materials. The thesis brings a simulation of using shape memory effect of Nitinol staple for bone fracture fixation. This simulation use the method of finite elements for solving and it is done in ANSYS modeling software. The simulation has only demonstrational purpose.
|
host ::
RSS.