|
Lecturer(s)
|
-
Fáy Štěpán, prof. Ing. CSc.
|
|
Course content
|
1.Linear and nonlinear continuum mechanics, total Lagrange formulation. 2.Actualized Lagrange formulation, constitutive relations of nonlinear continuum. 3.Reological models of viscoelastic materials. 4.Basic anatomical notation, cells, tissues (division). Biomechanics of ligaments. 5.Biomechanics of cartilage and bone tissue. 6.Biomechanics of sceletal muscle, pinnated and parallel muscle fibre setting, force and velocity characteristics. 7.Mechanical properties of muscle (Hill's equations), 3D model of a muscle according to two-phase mixture. 8.Sarcomere mechanics, Huxley model of cross-bridges, Hill's model of muscle. 9.Mechanics of smooth muscle (skin, large intestine, urether, urinary bladder). 10.Biomechanics of cardiovascular system and heart muscle (mechanical model of the heart, Starling law, mechanical power). 11.Human blood, flow properties of blood, constitutive relation of blood (non-newtonian fluid), viscosimeters. 12.Principles of theory of lubrication and synovial fluids. 13.Principle of composite materials homogenization, mechanics of micropolar continuum.
|
|
Learning activities and teaching methods
|
Multimedia supported teaching, Practicum
- Contact hours
- 65 hours per semester
- Preparation for an examination (30-60)
- 60 hours per semester
- Graduate study programme term essay (40-50)
- 50 hours per semester
|
| prerequisite |
|---|
| Knowledge |
|---|
| orientovat se v diferenciálních rovnicích |
| orientovat se v diferenciálním a integrálním počtu |
| orientovat se v klasické mechanice hmotných bodů a těles |
| orientovat se v komplexní proměnné a základech tenzorového počtu |
| orientovat se v mechanice kontinua |
| orientovat se v numerické matematice |
| orientovat se v základech anatomie a fyziologie lidského těla |
| Skills |
|---|
| popsat a řešit časovou a prostorovou diskretizaci základních úloh mechaniky kontinua |
| popsat a řešit konkrétní úlohy diferenciálního a integrálního počtu v aplikaci na mechanické soustavy |
| popsat a řešit rovnováhu soustavy hmotných bodů a těles (statické a dynamické problémy) |
| popsat a řešit základní systémové skupiny lidského těla |
| popsat a řešit základní typy diferenciálních rovnic prvního a druhého řádu s aplikacemi ve fyzice |
| popsat a řešit základní typy parciálních diferenciálních rovnic s aplikacemi ve fyzice |
| popsat a řešit základní úlohy a problémy lineární mechaniky kontinua s využitím tenzorového počtu |
| Competences |
|---|
| N/A |
| N/A |
| N/A |
| learning outcomes |
|---|
| Knowledge |
|---|
| charakterizovat a rozdělovat tkáně lidského těla |
| orientovat se v základních metodách experimentálního vyšetřování biologických kapalin a tkání |
| popsat konstrukce konstitutivních vztahů a základních řídících rovnic tkání lidského těla |
| popsat modelování tkání a biologických kaplin, numerické a reologické modely |
| popsat nelineární mechaniku kontinua (totální a aktualizovaná Lagrangeova formulace) |
| popsat zakladní numerické metody pro řešení úloh proudění biologických kapalin |
| přehledově vyjmenovat a popsat viskozimetry |
| Skills |
|---|
| konstruovat a matematicky popsat reologické modely viskoelastických materiálů (speciálně tkání) |
| numericky řešit modely interakce kontinuí různých fází v biomechanice |
| popsat a numericky řešit základní úlohy nelineární mechaniky kontinua (totální a aktualizovaná Lagrangeova formulace) |
| popsat a řešit proudění krve v cévách, numerické a experimentální modelování (konstitutivní vztah krve, nenewtonská kapalina, viskozimetry) |
| popsat a řešit srdečně cévní soustavu (srdeční sval, model srdce, Starlingův zákon a jeho důsledky, stavba a výkon srdce) |
| popsat a řešit základní modely svalů (Hillova rovnice, mechanika sarkomery, Huxleyho a Hillův model, zpeřené a nezpeřené svaly, silové a rychlostní charakteristiky) |
| popsat biomechanické vlastnosti a vytvořit modely hladkého svalstva (kůže, tlusté střevo, močovody, močový měchýř) |
| popsat biomechanické vlastnosti vazů, chrupavky, kostní tkáně, hladkého a příčně pruhovaného svalstva |
| popsat procesy a numericky řešit tribologické problémy v lidských kloubech (modely mazání, synoviální kapalina) |
| Competences |
|---|
| N/A |
| N/A |
| N/A |
| teaching methods |
|---|
| Knowledge |
|---|
| Task-based study method |
| Interactive lecture |
| Skills |
|---|
| Individual study |
| Practicum |
| Competences |
|---|
| Lecture |
| Task-based study method |
| Interactive lecture |
| assessment methods |
|---|
| Knowledge |
|---|
| Combined exam |
| Individual presentation at a seminar |
| Skills |
|---|
| Individual presentation at a seminar |
| Competences |
|---|
| Combined exam |
| Individual presentation at a seminar |
|
Recommended literature
|
-
Křen, Jiří; Janíček, Přemysl; Rosenberg, Josef. Biomechanika. 2. vyd. Plzeň : Západočeská univerzita, 2001. ISBN 80-7082-792-0.
-
Valenta, Jaroslav. Biomechanika : Celost. vysokošk. příručka pro vys. školy techn.. 1. vyd. Praha : Academia, 1985.
|