到達目標
１）外力と内力、内力と応力の関係を説明でき、軸力を受ける部材の応力を求めることができる。
２）引張圧縮荷重およびせん断荷重を受ける部材の応力を求めることができ、安全率の考えを理解できる。
３）自重を無視できない場合の応力、温度変化による生じる熱応力を求めることができる。
４）組合わせ棒などの基礎的不静定問題を解くことができる。
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 | 外力と内力、内力と応力の関係を説明でき、軸力を受ける部材の応
力を求めることができる。 | 外力と内力、内力と応力の関係を説明できる。 | 外力と内力、内力と応力の関係を説明できない。 |
| 評価項目2 | 引張・圧縮荷重およびせん断荷重を受ける部材の応力・ひずみ求めることができる。 | 引張・圧縮荷重およびせん断荷重を受ける部材の応力・ひずみを説明できる。 | 引張・圧縮荷重およびせん断荷重を受ける部材の応力・ひずみを説明できない。 |
| 評価項目3 | 許容応力と安全率の関係を説明でき、これを利用し部材の寸法を計算できる。 | 許容応力と安全率の関係を説明できる。 | 許容応力と安全率の関係を説明できない。 |
| 評価項目4 | 複数の荷重を受ける棒の変形、自重が無視できない棒の変形を求めることができる。 | 複数の荷重を受ける棒の変形を求めることができる。 | 複数の荷重を受ける棒の変形を求めることができない。 |
| 評価項目5 | 温度変化による生じる熱応力を説明でき、変位が拘束される棒に生じる熱応力を求めることができる。 | 温度変化による生じる熱応力を説明できる。 | 温度変化による生じる熱応力を説明できない。 |
| 評価項目6 | 組合せ棒、簡単なトラスの基礎的な不静定問題を解くことができる。 | 組合せ棒の不静定問題を解くことができる。 | 組合せ棒の不静定問題を解くことができない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
機械や構造物に外力や温度変化が働くとき、その構成部材あるいは全体がその荷重に耐えられるかどうかは、部材に生じる応力や変形で決まる。材料力学１では、内力、応力およびひずみの概念を理解し、応力とひずみの関係であるフックの法則から部材に生じる変形や応力を計算する手法を学ぶ。それらを設計に応用する考え方である安全率について理解することを目指す。
授業の進め方・方法:
テキストに従って講義を進める。学生は本文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:
難しい専門知識を必要としないが、力のつり合いなどに関する静力学の知識および三角関数・微分積分などの基礎知識を必要とする．材料力学は身の回りにある構造物の変形と強度に関する問題を扱っており、周囲に対する観察眼を持ち、常に非常に身近な問題としての認識と興味をもつようにすること。
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 |
材料力学の位置付けと目的 |
強度や変形を扱う学問における材料力学の位置付けと目的を理解する。
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| 2週 |
静力学の基礎 |
力やモーメントを受ける物体の静止条件、座標系の設定とつり合い条件を理解する。
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| 3週 |
応力とひずみ |
外力と内力の関係、内力と応力、伸びとひずみの関係を理解する。材料力学で扱う微小変形での応力とひずみが比例すること（フックの法則）を理解し、その比例定数である弾性係数（縦弾性係数、横弾性係数）を説明できる。
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| 4週 |
丸棒の引張問題 |
丸棒に荷重を負荷した場合の応力計算ができる。応力作用面の符号を理解し、軸力を受ける棒（断面が一様でない場合を含む）の応力、ひずみ、伸びの計算ができる
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| 5週 |
物体力（自重）による変形と応力 |
自重が無視できない棒の任意の断面の応力と変位を求めることができる。垂直ひずみと横ひずみの大きさの比であるポアソン比について理解する。
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| 6週 |
棒の不静定問題 |
軸力を受ける両端固定棒、剛体板で結合された３本棒などの不静定問題について、各棒に生じる応力を計算できる。
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| 7週 |
中間試験 |
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| 8週 |
試験返却・解答解説 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
熱応力 |
材料は温度によってその長さを変えるので、長さの変化を拘束した場合に、弾性ひずみでその長さ変化を補うので熱応力が発生することを理解する。両端固定棒、剛体版で結合された棒に温度変化を与えたときの熱応力が計算できる。
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| 10週 |
許容応力と安全率 |
材料の基本的特性である応力—ひずみ線図および構造物設計に重要な許容応力と安全率を説明できる。
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| 11週 |
応力集中 |
内力の作用する断面形状が急激に変化すると応力が集中することを理解する。応力集中は材料破壊の起点となることを理解する。前週に学んだ安全率を決める要因の一つとして、これら応力集中があることを理解する。
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| 12週 |
簡単なトラス |
複数の棒状部材をモーメントを伝えない滑節（ピン）で連結した簡単なトラス構造の部材に生じる内力と変形を計算できる。
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| 13週 |
実用問題への適用 |
これまで学んだ知識を使って実際の問題を解く
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| 14週 |
総合演習 |
ここまでの内容をより理解するため、演習を実施
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| 15週 |
演習の解説 |
演習の解説を行い、理解不足の項目を復習する
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| 16週 |
期末試験 |
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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。 | 4 | |
| 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。 | 3 | |
| 一点に作用する力のつりあい条件を説明できる。 | 3 | |
| 力のモーメントの意味を理解し、計算できる。 | 3 | |
| 偶力の意味を理解し、偶力のモーメントを計算できる。 | 3 | |
| 着力点が異なる力のつりあい条件を説明できる。 | 3 | |
| 重心の意味を理解し、平板および立体の重心位置を計算できる。 | 3 | |
| 運動の第三法則(作用反作用の法則)を説明できる。 | 3 | |
| 荷重が作用した時の材料の変形を説明できる。 | 3 | |
| 応力とひずみを説明できる。 | 3 | |
| フックの法則を理解し、弾性係数を説明できる。 | 3 | |
| 許容応力と安全率を説明できる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 線膨張係数の意味を理解し、熱応力を計算できる。 | 3 | |
評価割合
| 試験 | レポート | 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 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 |
| 専門的能力 | 80 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 90 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |