材料力学Ⅱ

科目基礎情報

学校	鈴鹿工業高等専門学校	開講年度	令和05年度 (2023年度)
授業科目	材料力学Ⅱ
科目番号	0120	科目区分	専門 / 必修
授業形態	授業	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	機械工学科	対象学年	4
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	教科書：「材料力学」黒木剛司郎・友田陽　著（森北出版）参考書：「材料力学」久池井茂 編（実教出版），「基礎 材料力学」竹園茂男 著（朝倉書店），「材料力学要論」ティモシェンコ・ヤング著，前澤成一郎訳(コロナ社) ，「材料力学と強度評価の基礎」高橋・清水著（山海堂） 他に図書館には問題集を含めて多数ある．
担当教員	垰 克己

到達目標

引張（圧縮）・曲げ・組み合わせ応力・静的・動的など，種々の様式の負荷に対して部材中に生じる応力ひずみ状態を，エネルギ原理などいろいろな手法を用いて解析でき，安全な設計緒元を決定することができる．

ルーブリック

	理想的な到達レベルの目安	標準的な到達レベルの目安	未到達レベルの目安
評価項目1	単軸応力・二軸応力状態を基本として，応力を考える面の角度によって変化することを理解して主応力・主せん断応力の概念を習得している．更に，複雑な問題へ応用できる．	単軸応力・二軸応力状態を基本として，応力を考える面の角度によって変化することを理解して主応力・主せん断応力の概念を習得している．	単軸応力・二軸応力状態を基本として，応力を考える面の角度によって変化することを理解して主応力・主せん断応力の概念を習得していない．
評価項目2	組み合わせ応力状態における応力・ひずみを理解し，各種応力を算出することができる．更に，複雑な問題へ応用できる．	組み合わせ応力状態における応力・ひずみを理解し，各種応力を算出することができる．	組み合わせ応力状態における応力・ひずみを理解していない．
評価項目3	モールの応力円・ひずみ円を理解し，方向による応力やひずみの変化を理解している．更に，複雑な問題へ応用できる．	モールの応力円・ひずみ円を理解し，方向による応力やひずみの変化を理解している．	モールの応力円・ひずみ円を理解し，方向による応力やひずみの変化を理解していない．
評価項目4	組合せ応力状態における応力とひずみの関係を導出することができ，より複雑な問題へ応用できる．	組合せ応力状態における応力とひずみの関係を導出することができる．	組合せ応力状態における応力とひずみの関係を導出することができない．
評価項目5	エネルギ原理，座屈現象他を理解している．更に，複雑な問題へ応用できる．	エネルギ原理，座屈現象他を理解している．	エネルギ原理，座屈現象他を理解していない．

教育方法等

概要:

機械や構造物などの部材の強度と剛性に関する力学の基本を学ぶ．設計の基本と関連して，第4学年においては，組合わせ応力状態における強度解析，ひずみエネルギーの概念を利用した種々の解法，座屈理論，などを学び，機械や構造物の設計とその解析に役立てる．

授業の進め方・方法:

・すべての内容は，学習・教育到達目標（Ｂ）＜専門＞に対応する．
・授業は講義形式で行う．
・「授業計画」における各週の「到達目標」はこの授業で習得する「知識・能力」に相当するものとする．

注意点:

<到達目標の評価方法と基準>
「達成目標」1 ～ 12の習得の度合を中間試験と期末試験により評価する．1 ～ 12に関する重みは同じである．評価結果が百点法で60点以上の場合に目標の達成とする．
<学業成績の評価方法および評価基準>
試験結果によってそれぞれの期間で評価し，前期末評価は前期中間試験と前期末試験の平均とする．それぞれの試験において60点に満たない場合は再試験を行い，各試験結果を上回った場合には，上限を60点として再評価する．（無断欠席の者を除く）．
<単位修得要件>
学業成績で60点以上を取得すること．
<あらかじめ要求される基礎知識の範囲>
材料力学は物理学と数学を用いて説明する学問で，三角関数と初等関数の微分積分と物理学における静力学の基礎を十分理解しているものとして講義を進める．本教科は材料力学Ⅰの学習が基礎となる教科である．
<自己学習>
授業で保証する学習時間のほか，予習・復習（中間試験，定期試験のための学習も含む）及び提出物作成に要する学習時間が必要となる．
<備考>
内容をよく理解するために，各節の練習問題については各自で勉強して解くこと．なお，本教科は後に学習する「弾・塑性学」の基礎となる教科である．

授業の属性・履修上の区分

実務経験のある教員による授業

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	傾斜した断面に生じる応力（単軸応力）	1．単軸応力において，角度に応じた応力の変化を理解し，応力値を計算できる．
		2週	傾斜した断面に生じる応力（直交二軸応力）とモールの応力円	2．二軸応力において，角度に応じた応力値を計算でき，モールの応力円を描くことができる．
		3週	主応力の算出と単純せん断	3．主応力の値と方向を計算でき，単純せん断応力状態を理解できる．
		4週	組合せ応力における応力とひずみの関係	4．組み合わせ応力状態における応力・ひずみの関係を理解でき計算できる．
		5週	弾性係数間の関係	5．弾性係数間の関係を導出して理解できる．
		6週	平面ひずみとモールのひずみ円	6．平面ひずみ状態を理解し，モールのひずみ円を描くことができる．
		7週	前期中間範囲のまとめ・演習	上記1～6
		8週	前期中間試験	上記1～6
	2ndQ
		9週	前期中間試験の解説，ひずみエネルギの導入	上記１～6（試験解説） 7．引張を例として，ひずみエネルギの概念が理解できる．
		10週	単軸応力，曲げ，ねじりにおけるひずみエネルギ	上記7 8．曲げ，ねじりにおけるひずみエネルギを計算できる．
		11週	衝撃応力	9．ひずみエネルギの概念を用いて衝撃応力を求めることができる．
		12週	カスティリアノの定理	10．カスティリアノの定理の導出を理解し，応用できる．
		13週	圧縮を受ける柱	11．長柱の座屈について理解し，限界荷重を計算できる．
		14週	曲げとねじりを受ける軸	12．曲げとねじりを同時に受ける棒材の破壊応力を計算できる．
		15週	前期末範囲のまとめ・演習	上記7～12
		16週

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

分類		分野	学習内容	学習内容の到達目標	到達レベル	授業週
専門的能力	分野別の専門工学	機械系分野	力学	荷重が作用した時の材料の変形を説明できる。	4
				応力とひずみを説明できる。	4
				フックの法則を理解し、弾性係数を説明できる。	4
				許容応力と安全率を説明できる。	4
				ねじりを受ける丸棒のせん断ひずみとせん断応力を計算できる。	4
				丸棒および中空丸棒について、断面二次極モーメントと極断面係数を計算できる。	4
				軸のねじり剛性の意味を理解し、軸のねじれ角を計算できる。	4
				多軸応力の意味を説明できる。	4
				二軸応力について、任意の斜面上に作用する応力、主応力と主せん断応力をモールの応力円を用いて計算できる。	4
				部材が引張や圧縮を受ける場合のひずみエネルギーを計算できる。	4
				部材が曲げやねじりを受ける場合のひずみエネルギーを計算できる。	4
				カスティリアノの定理を理解し、不静定はりの問題などに適用できる。	4

評価割合

	試験	合計
総合評価割合	100	100
配点	100	100