到達目標
1. 解析の内容とCAE ソフトウェアの操作方法を理解し、正確に作業を行うことができる。
2. 得られたCAE 解析結果を分析・解釈し、CAE 解析結果の妥当性を確認することができる。
3. 目的に対応した結果が得られ、それを基にして体裁が整った適切なレポートを作成し、期限内に提出することができる。
4. グループのメンバー間で討議しながら、与えられた課題に取り組むことができる。
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 | 解析の内容とCAE ソフトウェアの操作方法を十分に理解し、正確に素早く作業を行うことができる。 | 解析の内容とCAE ソフトウェアの操作方法を理解し、正確に作業を行うことができる。 | 解析の内容とCAE ソフトウェアの操作方法を理解しておらず、正確に作業を行うことができない。 |
評価項目2 | 得られたCAE 解析結果を深く分析・解釈することができ、CAE 解析結果の妥当性を詳細に確認することができる。 | 得られたCAE 解析結果を分析・解釈し、CAE 解析結果の妥当性を確認することができる。 | 得られたCAE 解析結果を分析・解釈できず、CAE 解析結果の妥当性を確認することができない。 |
評価項目3 | 目的に対応した満足できる結果が得られ、それらを明記した、体裁が整った適切なレポートを作成し、期限内に提出することができる。 | 目的に対応した結果が得られ、それを基にして体裁が整った適切なレポートを作成し、期限内に提出することができる。 | 目的に対応した結果が得られず、それを基にして体裁が整った適切なレポートを作成できないため、期限内に提出することができない。 |
評価項目4 | 先にたって行動の模範を示しつつ、グループのメンバーと協調し、討議しながら課題に取り組むことができる。 | グループのメンバー間で討議しながら、与えられた課題に取り組むことができる。 | 主体性および協調性がなく、グループのメンバーで討議しながら課題に取り組むことができない。 |
学科の到達目標項目との関係
学習・教育到達度目標 機械システム工学科の教育目標③
説明
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学習・教育到達度目標 本科の教育目標②
説明
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教育方法等
概要:
CAE に関する基本知識を習得した後に、4 グループに分かれ、座学で学ぶ機械工学の主要分野における典型的な事例、すなわち、流体力学分野の「円柱に働く抗力と抗力低減」、材料力学分野の「真直はりのたわみと有孔板の応力集中」、機械力学分野の「モード(固有値)解析による音叉の設計」、熱・伝熱工学分野の「CPUヒートシンクの熱伝導解析」を取り上げ、それらの現象をCAE ソフトウェアによりそれぞれ再現し、得られたCAE 解析結果の妥当性を分析する能力の習得を目指す。
次に、習得したCAE 解析結果の分析能力を活用し、各分野における応用事例についてCAE 解析による現象の数値予測を行い、CAE 解析の活用を目指す。
なお、CAE ソフトウェアには、3D-CAD ソフトウェアであるSolidWorks のCAE解析機能を用いる。
授業の進め方・方法:
本科目では、大別して、機械工学における主要科目である流体力学(工学)、材料力学、機械力学、熱・伝熱工学について取り扱う。
各テーマごとに、初めに、テキストの例題を通じてSolidWorksのCAE解析機能の操作方法について習得させる。
次に、例題に関連した課題についてCAE解析を行わせ、関連科目で習得した知識を活用させることで、実験および理論の結果とCAE解析結果との比較から、CAE解析結果の妥当性の分析を学生自らに行わせ、それらの結果をレポートにまとめ、提出させる。
なお、本科目では試験は行わない。
注意点:
・自学自習時間(60時間)は、日常の授業(30時間)に係わる理論についての予習復習時間、解析結果を検討しレポートにまとめる時間などを総合したものとする。
・評価については、合計点数が60点以上で単位修得となる。その場合、各到達目標項目の到達レベルが標準以上であること、教育プログラムの学習・教育到達目標の各項目を満たしたことが認められる。
・本科目は、原則として全てのテーマへの出席と全てのテーマに対するレポート提出の2点を単位修得のための必要条件とする。やむを得ず欠席した場合には、該当テーマの担当教員の指示に従い補講等を受講すること。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
1.ガイダンス 2.CAE 概論 |
・授業の概要・進め方・注意点およびレポートの作成方法等が理解できる。 ・CAE の概要が理解できる。
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2週 |
3.CAE 実習 (1) 円柱に働く抗力と抗力低減(流体力学分野)① |
・実験結果や理論と、CAE 解析結果を比較検討し、CAE 解析結果の妥当性を確認することができる。 ・CAE 解析により、機械工学における諸現象の数値予測を行うことができる。
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3週 |
(1) 円柱に働く抗力と抗力低減(流体力学分野)② |
・実験結果や理論と、CAE 解析結果を比較検討し、CAE 解析結果の妥当性を確認することができる。 ・CAE 解析により、機械工学における諸現象の数値予測を行うことができる。
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4週 |
(1) 円柱に働く抗力と抗力低減(流体力学分野)③ |
・実験結果や理論と、CAE 解析結果を比較検討し、CAE 解析結果の妥当性を確認することができる。 ・CAE 解析により、機械工学における諸現象の数値予測を行うことができる。
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5週 |
(2) 真直はりのたわみと有孔板の応力集中(材料力学分)① |
・実験結果や理論と、CAE 解析結果を比較検討し、CAE 解析結果の妥当性を確認することができる。 ・CAE 解析により、機械工学における諸現象の数値予測を行うことができる。
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6週 |
(2) 真直はりのたわみと有孔板の応力集中(材料力学分)② |
・実験結果や理論と、CAE 解析結果を比較検討し、CAE 解析結果の妥当性を確認することができる。 ・CAE 解析により、機械工学における諸現象の数値予測を行うことができる。
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7週 |
(2) 真直はりのたわみと有孔板の応力集中(材料力学分)③ |
・実験結果や理論と、CAE 解析結果を比較検討し、CAE 解析結果の妥当性を確認することができる。 ・CAE 解析により、機械工学における諸現象の数値予測を行うことができる。
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8週 |
(3) モード(固有値)解析による音叉の設計(機械力学分野)① |
・実験結果や理論と、CAE 解析結果を比較検討し、CAE 解析結果の妥当性を確認することができる。 ・CAE 解析により、機械工学における諸現象の数値予測を行うことができる。
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2ndQ |
9週 |
(3) モード(固有値)解析による音叉の設計(機械力学分野)② |
・実験結果や理論と、CAE 解析結果を比較検討し、CAE 解析結果の妥当性を確認することができる。 ・CAE 解析により、機械工学における諸現象の数値予測を行うことができる。
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10週 |
(3) モード(固有値)解析による音叉の設計(機械力学分野)③ |
・実験結果や理論と、CAE 解析結果を比較検討し、CAE 解析結果の妥当性を確認することができる。 ・CAE 解析により、機械工学における諸現象の数値予測を行うことができる。
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11週 |
(4) CPUヒートシンクの熱伝導解析(熱・伝熱工学分野)① |
・実験結果や理論と、CAE 解析結果を比較検討し、CAE 解析結果の妥当性を確認することができる。 ・CAE 解析により、機械工学における諸現象の数値予測を行うことができる。
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12週 |
(4) CPUヒートシンクの熱伝導解析(熱・伝熱工学分野)② |
・実験結果や理論と、CAE 解析結果を比較検討し、CAE 解析結果の妥当性を確認することができる。 ・CAE 解析により、機械工学における諸現象の数値予測を行うことができる。
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13週 |
(4) CPUヒートシンクの熱伝導解析(熱・伝熱工学分野)③ |
・実験結果や理論と、CAE 解析結果を比較検討し、CAE 解析結果の妥当性を確認することができる。 ・CAE 解析により、機械工学における諸現象の数値予測を行うことができる。
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14週 |
ゼミナール① |
・実験結果や理論と、CAE 解析結果を比較検討し、CAE 解析結果の妥当性を確認することができる。 ・CAE 解析により、機械工学における諸現象の数値予測を行うことができる。
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15週 |
ゼミナール② |
・実験結果や理論と、CAE 解析結果を比較検討し、CAE 解析結果の妥当性を確認することができる。 ・CAE 解析により、機械工学における諸現象の数値予測を行うことができる。
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16週 |
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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 | 力は、大きさ、向き、作用する点によって表されることを理解し、適用できる。 | 3 | 前5,前6,前7 |
一点に作用する力のつりあい条件を説明できる。 | 3 | 前5,前6,前7 |
荷重が作用した時の材料の変形を説明できる。 | 4 | 前5,前6,前7,前8,前9,前10 |
応力とひずみを説明できる。 | 3 | 前5,前6,前7 |
フックの法則を理解し、弾性係数を説明できる。 | 3 | 前5,前6,前7 |
許容応力と安全率を説明できる。 | 3 | 前7 |
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 | 前6,前8,前9,前10 |
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 | 前7,前8,前9,前10 |
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 | 前5,前6 |
各種のはりについて、たわみ角とたわみを計算できる。 | 4 | 前5,前6,前8,前9,前10 |
多軸応力の意味を説明できる。 | 3 | 前5,前6,前7,前10 |
熱流体 | 流体の性質を表す各種物理量の定義と単位を理解し、適用できる。 | 4 | 前2,前3,前4 |
ニュートンの粘性法則、ニュートン流体、非ニュートン流体を説明できる。 | 4 | 前2,前3,前4 |
定常流と非定常流の違いを説明できる。 | 4 | 前2,前3,前4 |
層流と乱流の違いを説明できる。 | 4 | 前2,前3,前4 |
レイノルズ数と臨界レイノルズ数を理解し、流れの状態に適用できる。 | 4 | 前2,前3,前4 |
境界層、はく離、後流など、流れの中に置かれた物体の周りで生じる現象を説明できる。 | 4 | 前2,前3,前4 |
抗力について理解し、抗力係数を用いて抗力を計算できる。 | 4 | 前2,前3,前4 |
揚力について理解し、揚力係数を用いて揚力を計算できる。 | 4 | 前2,前3,前4 |
熱力学で用いられる各種物理量の定義と単位を説明できる。 | 4 | 前11,前12,前13 |
評価割合
| レポート | 成果品・実技 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
総合評価割合 | 80 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
基礎的能力 | 16 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 26 |
専門的能力 | 64 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 74 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |