材料力学演習

科目基礎情報

学校 奈良工業高等専門学校 開講年度 令和02年度 (2020年度)
授業科目 材料力学演習
科目番号 0066 科目区分 専門 / 必修
授業形態 演習 単位の種別と単位数 履修単位: 1
開設学科 機械工学科 対象学年 4
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 JSMEテキストシリーズ 材料力学,日本機械学会/配布プリント
担当教員 平 俊男

目的・到達目標

1. 一様断面及び断面形状の変化する物体に対して,引張・圧縮力,自重・遠心力などの物体力が作用したときの応力・変形を求められるようになる.
2. 不静定のねじり問題,断面形状が変化する軸についてせん断応力・ねじれ角を求められるようになる.
3. 静定の突出はりについてせん断力・曲げモーメントを求め,たわみ曲線を求められるようになる.
4. 様々な不静定はりについて,重複積分法・重ね合わせ法を用いてたわみ・支点反力が求められるようになる.
5. カスチリアノの定理などのエネルギー法を用いて,トラス・不静定はりの問題などを解けるようになる.
6. 座屈の概念を理解し,座屈問題の計算ができるようになる.
7. 多軸応力を理解し,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.

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右に加えて,物体力が作用した時の応力・変形が正しく求められる.断面の変化する物体に引張・圧縮力が作用した時の応力・変形が概ね正しく求められる.断面の変化する物体に物体力が作用した時の応力・変形が求められない.
評価項目2右に加えて,断面形状が変化する軸についてもせん断応力・ねじれ角を正しく求められる.不静定のねじり問題に対して,せん断応力・ねじれ角を概ね正しく求められる.不静定のねじり問題に対して,せん断応力・ねじれ角を正しく求められない.
評価項目3右に加えて,たわみ曲線が正しく求められる.静定の突出はりについて,せん断力・曲げモーメントを求められる.静定の突出はりについて,せん断力・曲げモーメントを求められない.
評価項目4不静定はりについて,重複積分法・重ね合わせ法を用いてたわみ・支点反力が正しく求められる.不静定はりについて,重複積分法・重ね合わせ法を用いてたわみ・支点反力が概ね正しく求められる.不静定はりについて,重複積分法・重ね合わせ法を用いてたわみ・支点反力が求められない.
評価項目5エネルギー法を用いて,トラス・不静定はりの問題が正しく解ける.エネルギー法を用いて,トラス・不静定はりの問題が概ね正しく解ける.エネルギー法を用いて,トラス・不静定はりの問題が解けない.
評価項目6右に加えて各種の実験公式,座屈曲線を説明できる.座屈現象と変形について説明できる.座屈現象と変形について説明できない.
評価項目7多軸応力の意味を説明でき,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.多軸応力の意味を説明でき,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概ね正しく計算できる.多軸応力の意味を説明できない.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ない.

学科の到達目標項目との関係

準学士課程(本科1〜5年)学習教育目標 (2) 説明 閉じる
JABEE基準 (d-1) 説明 閉じる
JABEE基準 (d-2a) 説明 閉じる
システム創成工学教育プログラム学習・教育目標 B-2 説明 閉じる
システム創成工学教育プログラム学習・教育目標 D-1 説明 閉じる

教育方法等

概要:
3年次「材料力学I」・4年次「材料力学II」で学習した内容を定着させるために,より高度な内容について学習する.
授業の進め方と授業内容・方法:
毎週,前半が講義,後半が各自の演習で進める.講義項目ごとに演習問題に取組み,各自の理解度を確認する.また,定期試験返却時に解説を行い,理解が不十分な点を解消する.
注意点:
関連科目: 材料力学I,材料力学II,エネルギー基礎力学,材料学I,材料学IIなどとの関連が深い.
学習指針: 機械設計の基本となる科目であるので,確実に到達目標を習得していくこと.また,演習問題は解法を見ただけで分かった気分にならずに,自らの手を動かして理解すること.
自己学習: 到達目標を達成するためには,授業以外にも教科書の例題や演習問題を解き理解を深める必要がある.積極的に自学・自習をすること.
事前学習・・・授業内容に該当する部分の教科書を読み,理解できるところ,理解できないところを明らかにしておくこと.
事後展開学習・・・授業で提示された演習課題や教科書章末問題に取組み,理解できないところを克服すること.

学修単位の履修上の注意

上記の事前学習・事後展開学習を自学自習として取り組むこと.提出された演習課題(50点満点)は,自学自習部分として評価する.

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
後期
3rdQ
1週 引張と圧縮(1) テーパー棒など断面形状の変化する物体に対する応力・変形を求められる.
2週 引張と圧縮(2) 自重・遠心力などの物体力が作用する物体に対する応力・変形を求められる.
3週 ねじり(1) 丸棒のねじりに対して,せん断応力・ねじれ角を求められる.
4週 ねじり(2) 断面形状が変化する軸に対するせん断応力・ねじれ角を求められる.
5週 静定はり(1) 集中荷重が作用する突出はりに対して,せん断力・曲げモーメントを求め,たわみを求められる.
6週 静定はり(2) 分布荷重が作用する突出はりに対して,せん断力・曲げモーメントを求め,たわみを求められる.
7週 後期中間試験 授業内容を理解し,試験問題に対して正しく解答することができる.
8週 試験返却・補充 試験問題を見直し,理解が不十分な点を解消する.
4thQ
9週 不静定はり(1) 様々な不静定はりに対して,重複積分法を用いてたわみ・支点反力が求められる.
10週 不静定はり(2) 様々な不静定はりに対して,重ね合わせ法を用いてたわみ・支点反力が求められる.
11週 カスチリアノ法 カスチリアノ法によってトラスの節点変位・曲がりはりなどのたわみ・反力を求められる.
12週 座屈 種々の支持方法による長柱の座屈問題の計算ができる.
13週 多軸応力(1) 主応力・主せん断応力(最大せん断応力)の意味を理解し,説明できる.平面応力・平面ひずみについて簡単な計算ができる.
14週 多軸応力(2) 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.
15週 後期末試験 授業内容を理解し,試験問題に対して正しく解答することができる.
16週 試験返却・補充 試験問題を見直し,理解が不十分な点を解消する.

評価割合

定期試験演習合計
総合評価割合5050100
基礎的能力252550
専門的能力252550