機械力学

科目基礎情報

学校	群馬工業高等専門学校	開講年度	令和06年度 (2024年度)
授業科目	機械力学
科目番号	5M008	科目区分	専門 / 必修
授業形態	授業	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	機械工学科	対象学年	5
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	機械力学：青木　繁：コロナ社
担当教員	平間 雄輔

到達目標

□簡単な機械の振動問題を，１自由度の粘弾性モデルに定式化できる。
□１自由度の粘弾性モデルを用いて，機械の振動挙動を解析できる。
□簡単な機械の振動問題を，２自由度の粘弾性モデルに定式化できる。
□２自由度の粘弾性モデルを用いて，機械の振動挙動を解析できる。

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	複雑な機械の振動問題を，１自由度の粘弾性モデルに定式化して，機械の振動挙動を解析できる	簡単な機械の振動問題を，１自由度の粘弾性モデルに定式化して，機械の振動挙動を解析できる	簡単な機械の振動問題を，1自由度の粘弾性モデルに定式化して，機械の振動挙動を解析できない
評価項目2	複雑な機械の振動問題を，２自由度の粘弾性モデルに定式化して，機械の振動挙動を解析できる	簡単な機械の振動問題を，２自由度の粘弾性モデルに定式化して，機械の振動挙動を解析できる	簡単な機械の振動問題を，2自由度の粘弾性モデルに定式化して，機械の振動挙動を解析できない

教育方法等

概要:

機械の振動とは「機械各部の質点が外力を受けながら，微小変位を周期的に往復する加速度運動」とみなせるから，基本的にはニュートンの運動方程式を用いて解析できる。
授業で学ぶ主な項目は次のとおり。
・ニュートンやオイラーの運動方程式を用いたモデルの定式化
・振動系の基本的な構成要素の理解
・１自由度のモデルでの粘性や摩擦があるときの自由振動と強制振動の解析
・２自由度のモデルでの粘性や摩擦がないときの自由振動と強制振動の解析

授業の進め方・方法:

最初に，1自由度の振動系の基本となる質点の自由振動を理解する。次に，単振子や剛体の振動を理解し，１自由度のモデルを定式化する。自由振動を理解した後に，外力を有する強制振動の演算と解析を理解する。最後に，2自由度のモデルの自由振動および強制振動を理解する。

注意点:

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	１自由度系の自由振動（粘性減衰がある場合）①	臨界減衰，過減衰それぞれの解を導出できる。
		2週	１自由度系の自由振動（粘性減衰がある場合）② 課題①：１自由度系の自由振動における重要語句等	不足減衰の解を導出できる。
		3週	１自由度系の自由振動（粘性減衰がない場合）③ 課題②：１自由度系の自由振動（粘性減衰がない場合）	不足減衰の極値を周期を導出できる。 対数減衰率を導出できる。
		4週	保存系における振動中のエネルギ 課題③：１自由度系の自由振動（粘性減衰がない場合）演習	エネルギ法を用いて，固有角振動数を導出できる。
		5週	１自由度系の強制振動（力入力，減衰なし） 課題④：１自由度系の強制振動における重要語句	強制振動（力入力，減衰なし）における特殊解を導出できる。
		6週	１自由度系の強制振動（力入力，減衰あり） 課題⑤：教科書章末問題	強制振動（力入力，減衰あり）における特殊解を導出できる。 振幅倍率が計算できる。 共振曲線，位相曲線のグラフの外形を描ける。
		7週	１自由度系の強制振動（変位入力，減衰あり）	強制振動（変位入力，減衰あり）における特殊解を導出できる。
		8週	中間試験
	2ndQ
		9週	中間試験の解説 課題⑥：ばねの等価質量
		10週	2自由度系の自由振動① 課題⑦：１自由度系の強制振動（力入力，減衰あり）の振幅倍率	2自由度系の運動方程式を導出できる。 各振動モードの固有角振動数を導出できる。
		11週	2自由度系の自由振動② 課題⑧：１自由度系の強制振動（変位入力，減衰あり）の導出	振動モードを導出できる。 2自由度系の自由振動の一般解を導出できる。
		12週	2自由度系の自由振動③ 課題⑨：１自由度系の強制振動演習演習	モード変換を用いて，運動方程式を相互干渉のない運動方程式に変換できる。
		13週	2自由度系の強制振動（力入力，変位入力）① 課題⑩：教科書章末問題	共振でない場合の強制振動の解を導出できる。
		14週	2自由度系の強制振動（力入力）②	モード変換を用いて強制振動の解を導出できる
		15週	テスト返却
		16週

評価割合

	試験	レポート	合計
総合評価割合	80	20	100
基礎的能力	40	10	50
専門的能力	40	10	50
分野横断的能力	0	0	0