到達目標
①計算工学の基礎知識を理解し、原理や各種の注意点を踏まえた解析を実行できる
②構造解析の基本を理解し、構造設計、形状設計に解析結果を生かすことができる
③流体解析の基本を理解し、形状設計、流体機械の設計に解析結果を生かすことができる
④解析結果をわかりやすく詳細な報告書にまとめることができる
【教育目標】C
【キーワード】
有限要素法、有限差分法、有限体積法、最適化手法、設計変数と設計空間
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 |
計算力学の基礎知識を理解し、原理や各種の注意点を踏まえた解析を実行できる | 計算力学の基礎知識を理解し、原理や各種の注意点を踏まえた解析を確実に実行できる | 計算力学の基礎知識を理解し、原理や各種の注意点を踏まえた基本的な解析を実行できる | 計算力学の基礎知識を理解し、原理や各種の注意点を踏まえた解析が実行できない |
構造解析の基本を理解し、構造設計、形状設計に解析結果を生かすことができる | 構造解析の基本をよく理解し、構造設計、形状設計に解析結果を反映できる | 構造解析の基本をよく理解し、構造設計、形状設計に解析結果をある程度反映できる | 構造解析の基本をよく理解できず、構造設計、形状設計に解析結果を反映できない |
流体解析の基本を理解し、形状設計、流体機械の設計に解析結果を生かすことができる | 流体解析の基本をよく理解し、形状設計、流体機械に解析結果を反映できる | 流体解析の基本をよく理解し、形状設計、流体機械に解析結果をある程度反映できる | 流体解析の基本がよく理解できず、形状設計、流体機械に解析結果を反映できない |
解析結果をわかりやすく詳細な報告書にまとめることができる | 解析結果をわかりやすく詳細な報告書にまとめることができる | 解析結果を報告書にわかりやすくまとめることができる | 解析結果をわかりやすく報告書にまとめることができない |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
1)構造解析および流体解析に関連した数値解析の基本と注意事項について、課題を通してその実際を学び、報告書にまとめることができる。
2)科学技術計算に必要な項目SMASH(Science, Modeling, Algorithm, Software, Hardware)をカバーした知識・技術を習得する。
3)具体的な学生自らの設計テーマ設定を通して、計算によって得られた知見を検討し、まとめることができる。
これらの目的のため、解析はオープンソースソフトウェアによって実行するものとし、受講学生は環境構築の基礎から計算実行、可視化等の評価までを行う。
授業の進め方・方法:
授業は教科書と配布資料を用いて説明を行う。
資料などは、Moodleに掲載するので適宜参照のこと。
注意点:
【事前学習】
・材料工学、材料力学、流体力学や偏微分の知識を活用するので、復習をしておくこと。
・コンピューターの基本的な使い方の他、自分のノートPC(Windows 10 64bit 8GBメモリ搭載以上推奨, WSLを実行できるもの)を持参して受講しても良いものとする。
【評価方法・評価基準】
・課題レポート100%(3回程度)で評価する。
・課題レポートは必ず全て提出し、かつ60点以上の平均評価点を獲得することで合格とする。
・評価基準は以下の通りとする
① 授業中に説明した計算工学の内容を理解し、活用できているか。
② 得られた結果に対し、適切に考察・説明できているか。
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 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
計算力学の概要と環境構築
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計算力学の必要性やものづくりにおける位置づけが理解できる。オープンソースCAEソフトウェアの環境構築ができる。
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2週 |
流体解析の基礎方程式・解析手法1 |
流体の基礎方程式のテイラー展開と差分法による離散化について理解できる。
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3週 |
流体解析の基礎方程式・解析手法2 |
流体の基礎方程式のテイラー展開と有限体積法による離散化について理解できる。
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4週 |
流体解析演習1 |
与えられた課題演習を実行できる
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5週 |
流体解析演習2 |
与えられた課題演習を実行できる
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6週 |
流体解析演習3 |
与えられた課題演習を実行できる
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7週 |
応力解析の基礎方程式・解析手法1 |
有限要素法の背景にある基礎理論を理解できる
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8週 |
応力解析の基礎方程式・解析手法2 |
有限要素法の背景にある基礎理論を理解できる
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4thQ |
9週 |
構造解析演習1 |
与えられた課題演習を実行できる
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10週 |
構造解析演習2 |
与えられた課題演習を実行できる
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11週 |
構造解析演習3 |
与えられた課題演習を実行できる
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12週 |
設計変数と実験計画法 |
実験計画法の基本を理解し、設計変数の変化に対する解の変化を捉える手法を理解することができる
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13週 |
最適設計の考え方1 |
勾配法に基づく最適化手法を理解できる
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14週 |
最適設計の考え方2 |
非勾配法に基づく最適化手法を理解できる
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15週 |
まとめ |
計算力学の知識・技術を活用できる
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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 |
評価割合
| 課題レポート | 合計 |
総合評価割合 | 100 | 100 |
応力解析の基礎事項 | 35 | 35 |
流体解析の基礎事項 | 35 | 35 |
線形計画法・最適化手法の理解 | 30 | 30 |