材料力学Ⅱ

科目基礎情報

学校	木更津工業高等専門学校	開講年度	平成28年度 (2016年度)
授業科目	材料力学Ⅱ
科目番号	0016	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: 3
開設学科	電子制御工学科	対象学年	4
開設期	通年	週時間数	1.5
教科書/教材	石田良平、秋田剛　共著『ビジュアルアプローチ材料力学』森北出版、2011年
担当教員	伊藤 操

到達目標

１）真直はり内部断面の応力分布を求めることができ、断面二次モーメントを求めることができる。
２）せん断力線図(SFD)、曲げモーメント線図(BMD)を描くことができる。
３）静定はりのたわみを求めることができ、不静定はりの基本的問題を解くことができる。
４）丸棒のねじりモメント（トルク）とねじれ角の関係および動力伝達軸に関する、伝達動力、トルク、回転数の関係を説明できる．
５）外力によってなされる仕事と部材に蓄えられるひずみエネルギーの関係を説明できる。
６）カスティリアノの定理により変位、たわみ角、ねじれ角を求めることができる。

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	はり内部断面の応力分布を求めることでき、断面二次モーメントを求めることができる。	はり内部断面の応力分布が線形に変化していることおよび断面二次モーメントを説明することができる。	はり内部断面の応力分布、断面二次モーメントを説明することができない。
評価項目2	せん断力、曲げモーメントを求め、せん断力線図(SFD)、曲げモーメント線図(BMD)を描くことができる。	せん断力、曲げモーメントを求め、SFD、BMDを説明することができる。	せん断力、曲げモーメントを求めることができない。
評価項目3	静定はりのたわみを求めることができ、不静定はりの基本的問題を解くことができる。	たわみの基礎式を説明でき、それを用いて静定はりのたわみを求めることができる。	静定はりのはりのたわみを求めることができない。
評価項目4	丸棒のねじりのトルクとねじれ角の関係が説明でき、動力伝達軸に関する、伝達動力、トルク、回転数の関係から必要な軸径を計算できる。	丸棒のねじりモーメント（トルク）とねじれ角の関係および動力伝達軸に関する、伝達動力、トルク、回転数の関係を説明できる。	トルクとねじれ角の関係、伝達動力、トルク、回転数の関係が説明できない。
評価項目5	引張・圧縮、曲げ・ねじりの外力によってなされる仕事と部材に蓄えられるひずみエネルギーを計算できる。	引張・圧縮、曲げ・ねじりの外力によってなされる仕事と部材に蓄えられるひずみエネルギーの関係を説明できる。	引張・圧縮、曲げ・ねじりの外力によってなされる仕事と部材に蓄えられるひずみエネルギーの関係を説明できない。
評価項目6	カスチリアノの定理を理解し、不静定はりの問題などに応用できる。	カスチリアノの定理を理解し、基本的な問題を解くことができる。	カスチリアノの定理による基礎的な問題を解くことができるない。

教育方法等

概要:

機械や構造物の設計で基本となる曲げ、ねじりを受ける部材に生じる応力・変形を求める方法を理解し、それらにより部材に生じる応力・変形を計算する手法を学ぶ。さらに、材料力学で重要な考え方であるエネルギ法の一つであるカスチリアノの定理を理解し、不静定はりの問題などに応用できることを目指す。

授業の進め方・方法:

テキストに従って講義を進める。学生はテキストの解説を受けた後練習問題と取り組むことによって内容の理解を深める

注意点:

授業時間の２倍以上の予習及び復習を行うことを忘れないように。不明な点などあれば随時質問に訪れること。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	曲げによるひずみ	はりの軸線に垂直な力（曲げモーメント）を受ける部材の変形がベルヌーイ-オイラの仮定にしたがうことを理解はりの軸線に垂直な力（曲げモーメント）を受ける部材の変形がベルヌーイ-オイラの仮定にしたがうことを理解し、中立面から距離y離れた線素のひずみを求めることができる。
		2週	曲げモーメントと曲げ応力	曲げモーメントにより生じる曲げ応力を求めることができる。
		3週	断面二次モーメントと断面係数	断面二次モーメントと断面係数の定義を理解し、基本である円形断面、矩形断面の断面二次モーメントと断面係数を計算できる。
		4週	分布荷重、せん断力、曲げモーメントの関係	分布荷重、せん断力、曲げモーメントの関係の導出を理解できる。
		5週	一様強さのはり	最大応力が一定である片持はりの断面形状が計算でき、断面が一様な場合と比較しその長所を説明できる。
		6週	りの支持条件、せん断と曲げモーメントの分布	はりの支持条件（移動支点、回転支点、固定支点）を説明でき、自由物体のつり合いより集中荷重を受ける両端支持はりのせん断と曲げモーメントの分布を求めることができる。
		7週	せん断力図と曲げモーメント図	種の荷重が作用するはりのせん断力図(SFD)と曲げモーメント図BMD)を描くことができる。
		8週	中間試験
	2ndQ
		9週	試験返却・解答解説	試験結果を踏まえ、知識・理解不足項目を復習し解消する。
		10週	分布荷重の扱い	分布荷重が作用する場合の任意断面のせん断と曲げモーメントを等価な集中荷重として扱い求めることができる。
		11週	長手方向座標（局所座標）の取り方	集中荷重が作用する片持はりの局所座標を固定端からと自由端から採り、せん断と曲げモーメントを求めることができる。
		12週	たわみの基礎式	たわみの基礎式の導出を理解することができる。
		13週	片持はりのたわみ角とたわみ	たわみの基礎式より集中荷重が作用する片持はりのたわみ角とたわみを求めることができる。
		14週	不静定はりのせん断力と曲げモーメント	静定はりと不静定はりの違いを理解し、等分布荷重の作用する不静定はりのせん断力と曲げモーメントを求め、SFDとBEDを描くことができる。
		15週	期末試験
		16週	試験返却・解答解説
後期
	3rdQ
		1週	丸棒のねじり	ねじりのモーメント（トルク）が作用する丸棒の変形がせん断変形であることを説明できる。
		2週	丸棒のねじり	一端が固定され、他端にトルクが作用する丸棒のねじれ角を求めることができる。
		3週	丸棒のねじり	両端が固定された丸棒の中間にトルクが作用する丸棒の任意の位置におけるねじりモーメントを求めることができる。
		4週	断面二次極モーメントと極断面係数	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。
		5週	動力伝達軸	丸棒のねじりモーメント（トルク）とねじれ角の関係および動力伝達軸に関する、伝達動力、トルク、回転数の関係を説明できる。
		6週	動力伝達軸	必要なトルクを伝達するための軸径を強度基準と変形基準から求めることができる。
		7週	動力伝達軸	複数の負荷作用する軸の変形（ねじれ角）を計算することができる。
		8週	中間試験
	4thQ
		9週	試験返却・解答解説	試験結果を踏まえ、知識・理解不足項目を復習し解消する。
		10週	ひずみエネルギ	外力の作用により変形する部材に蓄えられる（弾性）ひずみエネルギを説明でき、ひずみエネルギを外力のなす仕事と内力のなす仕事から求めることができる。
		11週	ひずみエネルギ	軸力、ねじりモーメント、曲げモーメントが作用する部材に蓄えられるひずみエネルギを求めることができる。
		12週	衝撃荷重	衝撃荷重が作用する物体に生じる力や変形が静荷重が作用すると異なることを理解し、物体の落下による生じる変形と最大応力を求めることができる。
		13週	カスティリアノの定理	数の集中荷重が作用してつり合い状態にある弾性体の作用点の変位をカスティリアノの定理で求めることを理解し、単純なトラスの荷重点の変位を求めることがで
		14週	カスティリアノの定理	カスティリアノの定理を用いてたわみ角、ねじれ角を求めることができる。
		15週	期末試験
		16週	試験返却・解答解説

評価割合

	試験	発表	相互評価	態度	ポートフォリオ	その他	合計
総合評価割合	90	0	0	0	10	0	100
基礎的能力	0	0	0	0	0	0	0
専門的能力	90	0	0	0	10	0	100
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0