柱,軸,円筒,球殻における組み合わせ応力を学び,主応力,主せん断応力の計算をできるようになる.また,それらを強度評価に適用できる.弾性力学の基礎を学び,有限要素法を用いた構造解析を理解し,設計問題に適用できるようになる.
概要:
組み合わせ応力を学び,主応力,主せん断応力の計算をできるようになる.また,それらを強度評価に適用できる.弾性力学の基礎を学び,有限要素法を用いた構造解析を理解し,設計問題に適用できるようになる.
授業の進め方・方法:
中間試験(40%)期末試験(50%),自学自習のための課題(10%)により評価し,60点以上を合格とする.
期末試験には,「有限要素解析を実行し結果の報告書作成する」という問題を含む.
注意点:
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
ガイダンス,材料力学の復習. |
ガイダンス
|
2週 |
主応力,主せん断応力 |
二次元問題(平面応力,平面ひずみ)における主応力,主せん断応力などを理解し,計算できる.
|
3週 |
柱 |
長柱の座屈理論を理解し,座屈荷重を計算できる.偏心圧縮雅作用する短柱の計算を理解し,計算できる.
|
4週 |
曲げ,ねじり,軸力が作用する軸 |
軸における組み合わせ応力を理解し,計算できる.
|
5週 |
薄肉円筒,球殻 |
薄肉円筒,球殻における組み合わせ応力を理解し,計算できる.
|
6週 |
弾性破損の法則 |
最大主応力説,最大せん断応力説,せん断ひずみエネルギ説を理解し,材料破壊の評価基準として利用できる.
|
7週 |
演習 |
|
8週 |
中間試験 |
|
2ndQ |
9週 |
有限要素法(1) |
連続体力学の概要を学び,物理現象を「偏微分方程式」で記述できることを理解できる.
|
10週 |
有限要素法(2) |
弾性力学におけるひずみの定義,平衡方程式を理解できる.フックの法則との関係も理解できる.
|
11週 |
有限要素法(3) |
一次元バネ問題をマトリクス法を用いて解ける.
|
12週 |
有限要素法(4) |
1次元2節点棒要素の有限要素法の定式化を学び,有限要素法の計算手順を理解する.
|
13週 |
有限要素法(5) |
2次元の4節点アイソパラメトリック要素を学び,応力解析に適用できる.
|
14週 |
有限要素法(6) |
2次元要素,3次元要素を用いた有限要素解析の例題を実行し,結果を検証できる.
|
15週 |
有限要素法(7) |
与えられた課題について有限要素解析モデルを構築し,解析,強度評価が実行できる.
|
16週 |
|
|
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 | 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。 | 5 | |
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。 | 5 | |
一点に作用する力の合成と分解を図で表現でき、合力と分力を計算できる。 | 5 | |
一点に作用する力のつりあい条件を説明できる。 | 5 | |
力のモーメントの意味を理解し、計算できる。 | 5 | |
偶力の意味を理解し、偶力のモーメントを計算できる。 | 5 | |
着力点が異なる力のつりあい条件を説明できる。 | 5 | |
荷重が作用した時の材料の変形を説明できる。 | 5 | |
応力とひずみを説明できる。 | 5 | |
フックの法則を理解し、弾性係数を説明できる。 | 5 | |
応力-ひずみ線図を説明できる。 | 5 | |
許容応力と安全率を説明できる。 | 5 | |
断面が変化する棒について、応力と伸びを計算できる。 | 5 | |
棒の自重よって生じる応力とひずみを計算できる。 | 5 | |
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 | |
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。 | 5 | |
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 | |
多軸応力の意味を説明できる。 | 5 | |
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。 | 5 | |
情報処理 | プログラムを実行するための手順を理解し、操作できる。 | 4 | |
定数と変数を説明できる。 | 4 | |
整数型、実数型、文字型などのデータ型を説明できる。 | 4 | |
演算子の種類と優先順位を理解し、適用できる。 | 4 | |
算術演算および比較演算のプログラムを作成できる。 | 4 | |
データを入力し、結果を出力するプログラムを作成できる。 | 4 | |
条件判断プログラムを作成できる。 | 4 | |
繰り返し処理プログラムを作成できる。 | 4 | |
一次元配列を使ったプログラムを作成できる。 | 4 | |
二次元配列を使ったプログラムを作成できる。 | 4 | |