概要:
一般・専門の別:専門 学習の分野:材料・設計と生産
必修・必履修・履修選択・選択の別:履修選択
基礎となる学問分野:工学/機械工学
学習教育目標との関連:本科目は「③基盤となる専門性の深化」に相当する科目である。
技術者教育プログラムとの関連:本科目が主体とする学習・教育到達目標は「(A)技術に関する基礎知識の深化,A-2:「材料と構造」,「運動と振動」,「エネルギーと流れ」,「情報と計測・制御」,「設計と生産・管理」,「機械とシステム」に関する専門技術分野の知識を習得し,説明できること」であるが,付随的には「D-1」,「F-2」にも関与する。
授業の概要:本科目では,CADあるいは汎用解析ソフトを使い,機械工学に関する基礎的な問題を解析する。
授業の進め方・方法:
授業の方法:授業はPC,プロジェクタおよび黒板を用いて行う。汎用ソフトを使った解析課題を出すので、各自で解析を行い、報告書を作成して提出する。報告書提出時に,理解度を確認するために口頭試問を行う場合がある。
成績評価方法:成績評価は各報告書の評価点を平均した結果とする。全報告書の提出を必須とし,未提出の報告書が1つでもある場合は単位を認定しない。
注意点:
履修上の注意:本科目は「授業時間外の学習を必修とする科目」である。1単位あたり授業時間として15単位時間開講するが,これ以外に30単位時間の学習が必修となる。これらの学習については担当教員の指示に従うこと。
履修のアドバイス:機械工学の基礎問題を別なツールを使って解く手法を学習する。解析結果から設計に必要なデータを読み取るには,元となる学問の基礎知識が必修である。
基礎科目:CAD入門(2年),機械設計製図Ⅰ(2),材料学(2),機械設計法Ⅰ(3),材料力学Ⅰ(3),機械設計製図Ⅱ(3)
関連科目:機械工作法Ⅱ(4年),材料力学Ⅱ(4),卒業研究(5)
受講上のアドバイス:解析結果から設計に必要なデータを読み取るには,元となる学問の基礎知識の理解が必修である。また,CADなどのツールは各自で復習し,使い方に慣れておくこと。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
ガイダンス〔日程,心構え,注意事項など〕 材料力学の基礎知識の確認(応力と変形量) |
許容応力、安全率、疲労破壊、応力集中の意味を説明できる。応力と変形量の定義や考え方を理解する。
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2週 |
材料力学の基礎知識の確認(応力と変形量) |
許容応力、安全率、疲労破壊、応力集中の意味を説明できる。応力と変形量の定義や考え方を理解する。
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3週 |
3D-CADの基本操作 |
CADシステムの役割と基本機能を理解し、利用できる。
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4週 |
【ここから、3D-CADを用いた構造解析】 単純な棒の作図と構造解析の方法 |
CADシステムの役割と基本機能を理解し、利用できる。
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5週 |
単純な棒の構造解析(3D-CAD製図) |
CADシステムの役割と基本機能を理解し、利用できる。
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6週 |
単純な棒の構造解析(3D-CAD製図と解析手順) |
CADシステムの役割と基本機能を理解し、利用できる。
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7週 |
単純な棒の構造解析(解析結果の表示と意味) |
CADシステムの役割と基本機能を理解し、利用できる。
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8週 |
機械工学(材料力学)による計算結果との比較 |
・CADシステムの役割と基本機能を理解する。 ・許容応力、安全率、疲労破壊、応力集中の意味を説明できる。
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4thQ |
9週 |
データ整理と報告書作成 |
・CADシステムの役割と基本機能を理解する。 ・許容応力、安全率、疲労破壊、応力集中の意味を説明できる。
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10週 |
複雑な形状を持つはりの作図 |
CADシステムの役割と基本機能を理解し、利用できる。
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11週 |
複雑な形状を持つはりの作図 |
CADシステムの役割と基本機能を理解し、利用できる。
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12週 |
複雑な形状を持つはりの構造解析 |
CADシステムの役割と基本機能を理解し、利用できる。
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13週 |
解析結果の表示と考察 |
CADシステムの役割と基本機能を理解し、利用できる。
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14週 |
機械工学(材料力学)による計算結果との比較 |
CADシステムの役割と基本機能を理解し、利用できる。許容応力、安全率、疲労破壊、応力集中の意味を説明できる。
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15週 |
データ整理と報告書作成 |
許容応力、安全率、疲労破壊、応力集中の意味を説明できる。
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16週 |
報告書作成 |
許容応力、安全率、疲労破壊、応力集中の意味を説明できる。
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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 | 製図 | CADシステムの役割と基本機能を理解し、利用できる。 | 4 | 後3,後4,後10,後11 |
機械設計 | 許容応力、安全率、疲労破壊、応力集中の意味を説明できる。 | 4 | |
力学 | 許容応力と安全率を説明できる。 | 4 | |
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。 | 4 | |
線膨張係数の意味を理解し、熱応力を計算できる。 | 4 | |
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。 | 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 | |
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。 | 4 | |
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。 | 4 | |
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。 | 4 | |
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。 | 4 | |
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。 | 4 | |
各種のはりについて、たわみ角とたわみを計算できる。 | 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 | |