A Doktori Iskola főbb céljai és tématerületei

 A gépészeti tudományok alapvető szerepet játszanak az emberi életminőség fejlődésében, hiszen a javak előállítása nagyrészt gépek segítségével történik. A Doktori Iskola célja, hogy a hallgatókat felkészítse a tudományos kutatómunkára, különös tekintettel a gépészeti alaptudományokra, a gépek és szerkezetek tervezésére, valamint az anyagtudományi és gyártási folyamatokra. A modern számítástechnikai eszközök lehetővé teszik a fizikai jelenségek komplex modellezését, ami elengedhetetlen a tervezés, gyártás és üzemeltetés során felmerülő problémák megértéséhez. A Doktori Iskola kiemelten foglalkozik a nemlineáris mechanikai feladatokkal, a numerikus módszerek fejlesztésével, valamint a mechatronikai rendszerek és multidiszciplináris optimalizálás kérdéseivel, ezzel hozzájárulva a gépészeti innovációk tudományos megalapozásához.

Főbb kutatási irányok

1. Valóságos viszonyokat jól leíró modellek felépítése
   A számítógépek adta lehetőségekkel a fizikai jelenségek nemlineáris hatásait is figyelembe tudjuk venni. A nemlineáris, időben változó anyagtulajdonságok, a felületi érdesség (tribológiai problémák), az egymáson elcsúszó testek kopása, a hőfejlődés, az elektromos és mágneses hatások, a különböző technológiai folyamatok (hegesztés, képlékenyalakítás, forgácsolás), a folyadékot, gázt tartalmazó szilárd testek (tartályok, csővezetékek) időben változó terhelés melletti viselkedésének tisztázása olyan kihívások, amelyekre választ kell adni kísérletekkel jól megalapozott különböző fenomenológikus modellek felállításával és a kapott modellek megbízható megoldásával.
2. Megoldási módszerek kutatása
   A számítógépek sebessége ugyan napról-napra növekszik, de a megfelelő pontosság elérése, különösen nemlineáris feladatoknál előtérbe helyezi pl. a végeselem-módszer területén új variációs módszerek megalapozását, az elemháló adaptív szabályozását, újragenerálását, többprocesszoros számításoknál parallel technikák kifejlesztését.
3. Kapcsolt fizikai mezőkkel kapcsolatos feladatok
   A feladatok egyik nagy osztályát a testek érintkezésénél a felületi mikrogeometria, a súrlódás anizotropiája, a súrlódás okozta hőfejlődés, illetve a kopás nyomon követése jelenti, amikor is hőtani és mechanikai mezőre vonatkozó nemlineárisan kapcsolt differenciál- egyenletrendszert kell megoldani gyorsan, ugyanakkor megfelelő pontossággal.
   A feladatok másik osztálya az adaptív szerkezetekkel, mechatronikai építőelemekkel kapcsolatos. Komplex mechanikai rendszereknél a kedvezőtlen környezeti hatásokra való reagálás megkívánt követelmény. A végeselem- módszer alkalmazása nagyon jó lehetőséget biztosít az adaptív szerkezetek elemzésére.
   A feladatok harmadik osztálya a tönkremenetel előrejelzésével kapcsolatos. A repedés kialakulásához, a repedésterjedéséhez, a tönkremenetel előrejelzéséhez megbízható (kísérletekből kapott) kritériumok kellenek, továbbá ezekhez a feszültségállapot magas fokú approximációja szükséges.
   A feladatok egy újabb osztálya a transzportfolyamatoknál jelentkező, erősen nemlineáris jelleggel rendelkező hőtani folyamatok, folyadékok, gázok, illetve ezek szilárd részecskékkel történő keverékének áramlástani viszonyait kívánja tisztázni.
4. Szimuláció, virtuális gyártás
   A valóságot leíró mechanikai modelleket egyrészt a feszültségek, másrészt az elmozdulások és a dinamikai jellemzők meghatározására szokás felhasználni. A feszültségekből - anyagtudományi eredményeket felhasználva - a tartós szilárdságra, élettartamra lehet következtetni, illetve a berendezések működésére kaphatunk információkat. A szimuláció egyik vonulata az anyagmodellek pontosításával (pl. kompozitoknál a mátrix és az erősítő szálak közötti kapcsolat tisztázásával, a gyártás során keletkező maradó feszültségek meghatározásával]) kapcsolatos. A másik vonulat a gépészeti berendezés, a technológia különböző paraméterek (terhelés, anyagtulajdonság, geometria stb.) melletti viselkedésének előrejelzésére ad módot. Ez utóbbinál döntő, hogy a prototípus legyártása nélkül numerikusan vizsgálni lehet a szerkezetet, a bevezetésre váró gyártástechnológiát. Így egy virtuális gyártást lehet megvalósítani, amely gyors és egyúttal gazdaságos megoldás is: numerikus kísérletekkel tisztázni lehet az egyes paraméterek hatását, optimális megoldásokat lehet feltérképezni. Ennek fontossága a kiéleződő piaci versenyben egyre jelentősebb.
5. Multidiszciplináris optimálás
   A szerkezetek, gépek optimális kialakításának fejlődésével olyan problémák jelennek meg, amelyeknél több, eddig különálló diszciplina hatását kell együttesen, sokszor egymástól eltérő prioritással súlyozni, pl. a szerkezet, a technológia kialakítása környezetvédelmi szempontok mérlegelésével.
6. Mechatronikai rendszerek
   A géptervezés új szemléletének vagyunk tanúi, hiszen a gépek, berendezések nagy része elektromosan, vagy valami más energia felhasználásával működik, olymódon, hogy ezeket vezérelni is kell. Ezáltal a mechanika, az informatika, az elektrotechnika, a szabályozástechnika tudásanyagát és módszereit közösen kell használni egy nagy rendszeren belül. Lényegében a valóságos szerkezetek, berendezések kinematikai és dinamikai tulajdonságainak nyomon követése az összes kölcsönhatás számításba vétele mellett válik lehetségessé. A nagysebességű robotok, mechanizmusok működésének fejlettebb modelljei már az elemek alakváltozását is figyelembe veszik.