Implementácia progresívnych metód merania posunutí a deformácií na princípe digitálnej obrazovej korelácie do vyučovacieho procesu na SjF UNIZA

Basic informations

Thematic area: komisia č. 3 pre obsahovú integráciu a diverzifikáciu vysokoškolského štúdia

Project name (Slovak): Implementácia progresívnych metód merania posunutí a deformácií na princípe digitálnej obrazovej korelácie do vyučovacieho procesu na SjF UNIZA

Project name (English): Implementation of progressive methods of displacement and deformation measurement on the principle of digital image correlation into the educational process at the Faculty of Mechanical Engineering, University of Žilina

Start of project: 2026

End of project: 2028

Condition of project: Financovaný/riešený

Project number: 039ŽU-4/2026

Project leader: prof. Ing. František Nový, PhD.

University: Žilinská univerzita v Žiline

Department: Strojnícka fakulta

Project annotation in Slovak language

V súčasnosti sa v materiálovom výskume a experimentálnej mechanike pre získavanie informácií o mechanických vlastnostiach konštrukčných materiálov a konštrukčných prvkov najefektívnejšie používajú optické metódy merania posunutí a deformácií. Z hľadiska experimentálnej mechaniky sa experimentálne prístupy používajú najmä vtedy, ak je analytické alebo numerické riešenie veľmi zložité, alebo ním nie je možné dostatočne presne popísať skutočné pomery v reálnej súčiastke. V materiálovom inžinierstve sa zas čoraz úspešnejšie využívajú pri experimentálnom stanovovaní mechanických vlastností nových konštrukčných materiálov. Optické metódy merania priestorových pomerných deformácií a posunutí pritom poskytujú možnosti rýchleho merania s oveľa vyššou presnosťou ako ostatné meracie metódy. Okrem toho, že poskytujú vysokú citlivosť a najširšiu variabilitu meraní majú obrovské výhody v tom, že sú bezkontaktné a materiálovo aj geometricky nezávislé. Najprogresívnejšou z nich je metóda Digitálnej obrazovej korelácie (DIC – Digital Image Correlation), ktorú je možné použiť pri skúšaní všetkých typov konštrukčných materiálov takmer za každých podmienok. Princíp samotnej metódy poskytuje možnosť sledovať rôzne javy počas deformácie alebo pohybu objektu ľubovoľného tvaru, v mikroskopickom aj makroskopickom merítku. Digitalizované snímky zachytené v jednotlivých krokoch merania, keď sa body na povrchu tuhého telesa premiestňujú vplyvom zaťaženia, sú v procese korelácie porovnávané so zvoleným referenčným krokom. Výsledkom týchto porovnaní sú deformačné polia a polia posunutí povrchových bodov v jednotlivých časových okamihoch.

Projekt je zameraný na inováciu študijných programov Technické materiály v 2. a 3. stupni štúdia na Strojníckej fakulte Žilinskej univerzity v Žiline (SjF, UNIZA). Celkovo prinesie inováciu praktickej výučby experimentálnych meracích metód v oblasti materiálového inžinierstva a poskytne možnosť využitia aj v ostatných akreditovaných študijných programoch v odbore strojárstvo.

Cieľom projektu je implementácia novej praktickej formy vzdelávania a príprava nových didaktických pomôcok s využitím nových experimentálnych meracích metód založených na princípe digitálnej obrazovej korelácie pri skúšaní konštrukčných materiálov. Počas riešenia projektu bude napísaná vysokoškolská učebnica, ktorá sa bude venovať problematike experimentálneho skúšania materiálov v súvislosti s riešenými úlohami z technickej praxe, čo významným spôsobom prispeje k názornému obohateniu edukačného procesu.

Výsledkom projektu bude modernizácia vzdelávacieho procesu a lepšia pripravenosť absolventov na výkon ich budúcich povolaní.

Project annotation in English language

Currently, in the fields of materials research and experimental mechanics, optical methods for measuring displacements and deformations are among the most effective tools for obtaining information about the mechanical properties of structural materials and components. From the perspective of experimental mechanics, such experimental approaches are especially employed when analytical or numerical solutions are overly complex or fail to adequately represent real-world conditions in actual components. In materials engineering, the application of these methods in experimental determination of mechanical properties of new structural materials is successfully increasing.

Optical methods for measuring three-dimensional strain and displacement fields offer rapid data acquisition with significantly higher accuracy compared to other measurement techniques. In addition to their high sensitivity and versatility, they provide substantial advantages by being contactless and independent of both the material and geometric characteristics of the tested object. The most advanced among these techniques is Digital Image Correlation (DIC), which can be applied to the testing of practically all types of structural materials under nearly any conditions. The fundamental principle of this method enables the observation of various phenomena during the deformation or movement of an object of arbitrary shape, at both microscopic and macroscopic scales. Digitized images captured during individual measurement steps, as surface points of a solid body shift under loading, are correlated with a chosen reference step. The outcome of this correlation process is a set of deformation and displacement fields of surface points at specific time instances.

The project is focused on the innovation of the study programs "Technical Materials" at the second and third levels of higher education at the Faculty of Mechanical Engineering of the University of Žilina (SjF UNIZA). It will overall enhance practical education in experimental measurement methods within the field of materials engineering and provide potential for use in other accredited study programs in the field of mechanical engineering.

The aim of the project is to implement a new practical form of education and to develop new didactic tools based on modern experimental measurement methods, especially those employing the principle of Digital Image Correlation for testing structural materials. As part of the project, a university-level textbook will be authored, focusing on the experimental testing of materials in relation to real-world engineering problems, which will significantly enrich the educational process through practical examples.

The project will result in the modernization of the educational process and improve the preparation of graduates for their future professional careers.

Financial grant of MŠVVandŠ SR within KEGA

	Financial grant of MŠVVandŠ SR within KEGA	Capital expenditures in €
Drawn in year 2026	13 194,00	0,00