材料力学Ⅰ

科目基礎情報

学校 仙台高等専門学校 開講年度 令和02年度 (2020年度)
授業科目 材料力学Ⅰ
科目番号 0007 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 1
開設学科 ロボティクスコース 対象学年 3
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 なし/適宜、教員が教材を提示
担当教員 鈴木 知真

到達目標

引張、圧縮・熱をうける部材の強度が計算できる。
曲げ・ねじりをうける部材の強度が計算できる。

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
応力とひずみ参考書等を用いて以下の全てを説明できる。 1.荷重が作用した時の材料の変形 2.応力とひずみ 3.フックの法則、弾性係数 4.許容応力と安全率参考書等を用いて以下の3つを説明できる。 1.荷重が作用した時の材料の変形 2.応力とひずみ 3.フックの法則、弾性係数 4.許容応力と安全率参考書等を用いても説明できるものが2つ以下。 1.荷重が作用した時の材料の変形 2.応力とひずみ 3.フックの法則、弾性係数 4.許容応力と安全率
引張と圧縮参考書等を用いて以下の全てができる。 1.不静定問題について応力の計算 2.線膨張係数の意味の説明、熱応力の計算 3.引張荷重や圧縮荷重が作用する棒の応力や変形の計算参考書等を用いて以下の2つができる。 1.不静定問題について応力の計算 2.線膨張係数の意味の説明、熱応力の計算 3.引張荷重や圧縮荷重が作用する棒の応力や変形の計算参考書等を用いてもできるものが1つ以下。 1.不静定問題について応力の計算 2.線膨張係数の意味の説明、熱応力の計算 3.引張荷重や圧縮荷重が作用する棒の応力や変形の計算
ねじり参考書等を用いて以下の全てができる。 1.ねじりを受ける丸棒のせん断ひずみとせん断応力の計算 2.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の計算 3.軸のねじれ角の計算参考書等を用いて以下の2つができる。 1.ねじりを受ける丸棒のせん断ひずみとせん断応力の計算 2.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の計算 3.軸のねじれ角の計算参考書等を用いてもできるものが1つ以下。 1.ねじりを受ける丸棒のせん断ひずみとせん断応力の計算 2.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の計算 3.軸のねじれ角の計算
曲げ参考書等を用いて以下の全てができる。 1.はりの定義や種類、加わる荷重の種類の説明 2.はりに作用する力のつりあい、せん断力および曲げモーメントの計算。 3.各種の荷重が作用するはりのせん断力線図と曲げモーメント線図の作成 4.曲げ応力およびその分布の計算 5.各種断面の図心、断面二次モーメントおよび断面係数の説明 6.各種のはりについて、たわみ角とたわみの計算参考書等を用いて以下の5つができる。 1.はりの定義や種類、加わる荷重の種類の説明 2.はりに作用する力のつりあい、せん断力および曲げモーメントの計算。 3.各種の荷重が作用するはりのせん断力線図と曲げモーメント線図の作成 4.曲げ応力およびその分布の計算 5.各種断面の図心、断面二次モーメントおよび断面係数の説明 6.各種のはりについて、たわみ角とたわみの計算参考書等を用いてもできるものが4つ以下。 1.はりの定義や種類、加わる荷重の種類の説明 2.はりに作用する力のつりあい、せん断力および曲げモーメントの計算。 3.各種の荷重が作用するはりのせん断力線図と曲げモーメント線図の作成 4.曲げ応力およびその分布の計算 5.各種断面の図心、断面二次モーメントおよび断面係数の説明 6.各種のはりについて、たわみ角とたわみの計算
機械材料の性質と種類参考書等を用いて以下の全てが説明できる。 1.機械材料に求められる性質 2.金属材料、非金属材料、複合材料、機能性材料の性質と用途 参考書等を用いて以下のいずれかが説明できる。 1.機械材料に求められる性質 2.金属材料、非金属材料、複合材料、機能性材料の性質と用途 参考書等を用いても以下の全てが説明できない。 1.機械材料に求められる性質 2.金属材料、非金属材料、複合材料、機能性材料の性質と用途
機械的性質と試験方法参考書等を用いて以下の全てが説明できる。 1.引張試験の方法、応力-ひずみ線図 2.硬さの表し方および硬さ試験の原理 3.脆性および靱性、衝撃試験による粘り強さの試験方法 4.疲労、疲労試験とS-N曲線 5.機械的性質と温度の関係およびクリープ現象参考書等を用いて以下の4つが説明できる。 1.引張試験の方法、応力-ひずみ線図 2.硬さの表し方および硬さ試験の原理 3.脆性および靱性、衝撃試験による粘り強さの試験方法 4.疲労、疲労試験とS-N曲線 5.機械的性質と温度の関係およびクリープ現象参考書等を用いても説明できるものが3つ以下。 1.引張試験の方法、応力-ひずみ線図 2.硬さの表し方および硬さ試験の原理 3.脆性および靱性、衝撃試験による粘り強さの試験方法 4.疲労、疲労試験とS-N曲線 5.機械的性質と温度の関係およびクリープ現象

学科の到達目標項目との関係

 学習・教育到達度目標  1 ロボティクスの体系的な知識と技術を身に付ける。
学習・教育到達度目標 2  機械・電気・電子・情報等の基盤技術を身に付ける。
学習・教育到達度目標 3 ロボティクスの視点に立った論理的かつ実践的思考力を身に付ける。

教育方法等

概要:
創造的で実践的な技術者を養成することを目標に、材料力学に関する基礎的な知識と技術を習得する。これらの知識・技術は、実際のビジネスシーンに応えるために、デザイン思考(共感・問題定義・アイデア創出・プロトタイピング・検証)プロセスで活用できるものとして定着されることを目指す。
授業の進め方・方法:
本科目の内容は、教員の監督下でグループワーク等、受講者の能動的な活動を通してその習得を行う。
毎週、培った知識・技術をその振り返り、次回の目標等を週報としてまとめ、提出する。
事前学習(予習):前回の授業内容を受けて、次回の授業での到達目標を考える。
事後学習(復習):毎回の授業後に授業内容を振り返り、週報としてまとめる。
注意点:
・本科目では、高専機構が定めるモデルコアに基づく上記ルーブリックに準拠したCBTにより成績評価を行う。CBTは原則として、何度でも受験可能とする。
・本科目で培った知識・技術は「ロボティクス実験Ⅰ」内のアクティビティにおいて活用することが好ましい。

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
後期
3rdQ
1週 ガイダンス 授業概要・授業の進め方・成績評価の方法について説明できる。
2週 アクティビティテーマの決定 社会的に新規性がある、価値あるテーマを設定できる。
3週 応力とひずみの基礎 応力とひずみ、フックの法則、弾性係数を説明できる。
4週 不静定問題の応力 簡単な不静定問題の応力を求めることができる。
5週 熱応力 熱応力を計算できる。
6週 荷重が作用する物体の応力 引張荷重や圧縮荷重が作用する棒の応力や変形を計算できる。
7週 ねじりのせん断ひずみとせん断応力 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。
8週 断面二次極モーメントと極断面係数 断面二次極モーメントと極断面係数を計算できる。
4thQ
9週 軸のねじれ角 軸のねじり角を計算できる。
10週 はりの定義、種類、荷重 はりの定義、種類、荷重の種類を説明できる。
11週 はりのつり合い、せん断力と曲げモーメント、たわみ角 はりに作用する力のつり合い、せん断力、曲げモーメントを説明できる。
12週 断面2次モーメント 断面2次モーメントを計算できる。
13週 機械材料の性質 機械材料の性質と用途を説明できる
14週 機械的性質と試験方法 代表的な機械的性質の測定方法を説明できる。
15週 成果発表のための準備 これまでの成果をまとめ、発表の準備ができる。
16週 成果発表 成果の発表・意見交換を行うことができる。

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。3後3
応力とひずみを説明できる。3後3
フックの法則を理解し、弾性係数を説明できる。3後3
許容応力と安全率を説明できる。3後3
両端固定棒や組合せ棒などの不静定問題について、応力を計算できる。3後4
線膨張係数の意味を理解し、熱応力を計算できる。3後5
引張荷重や圧縮荷重が作用する棒の応力や変形を計算できる。3後6
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。3後7
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。3後8
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。3後9
はりの定義や種類、はりに加わる荷重の種類を説明できる。3後10
はりに作用する力のつりあい、せん断力および曲げモーメントを計算できる。3後11
各種の荷重が作用するはりのせん断力線図と曲げモーメント線図を作成できる。3後11
曲げモーメントによって生じる曲げ応力およびその分布を計算できる。3後11
各種断面の図心、断面二次モーメントおよび断面係数を理解し、曲げの問題に適用できる。3後12
各種のはりについて、たわみ角とたわみを計算できる。3後11
材料機械材料に求められる性質を説明できる。3後13
金属材料、非金属材料、複合材料、機能性材料の性質と用途を説明できる。3後13
引張試験の方法を理解し、応力-ひずみ線図を説明できる。3後14
硬さの表し方および硬さ試験の原理を説明できる。3後14
脆性および靱性の意味を理解し、衝撃試験による粘り強さの試験方法を説明できる。3後14
疲労の意味を理解し、疲労試験とS-N曲線を説明できる。3後14
機械的性質と温度の関係およびクリープ現象を説明できる。3後14

評価割合

試験発表相互評価態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合10000000100
基礎的能力0000000
専門的能力10000000100
分野横断的能力0000000