シミュレーション工学

科目基礎情報

学校	富山高等専門学校	開講年度	令和05年度 (2023年度)
授業科目	シミュレーション工学
科目番号	0134	科目区分	専門 / 選択
授業形態	授業	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	電気制御システム工学科	対象学年	5
開設期	後期	週時間数	2
教科書/教材	講義ノート
担当教員	柴田 博司

到達目標

１．現象のモデル化と計算原理の適用ができる．
２．モデルに対する近似解法ができる．
３．シミュレーション計算における流れを理解できる．

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	現象のモデル化と計算原理の適用が正確にできる．	現象のモデル化と計算原理の適用ができる．	現象のモデル化と計算原理の適用ができない．
評価項目2	モデルに対する近似解法が正確にできる．	モデルに対する近似解法ができる．	モデルに対する近似解法ができない．
評価項目3	シミュレーション計算における流れを正確に理解できる．	シミュレーション計算における流れを理解できる．	シミュレーション計算における流れを理解できない．

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 A-6 （核となる専門分野の既存技術を説明でき，社会から要求されている問題や実務上の問題を見出し設定することができる。）

JABEE 1(2)(d)(1) （専門工学（工学（融合複合・新領域）における専門工学の内容は申請高等教育機関が規定するものとする）の知識と能力）

JABEE 1(2)(e) （種々の科学、技術及び情報を活用して社会の要求を解決するためのデザイン能力）

ディプロマポリシー DP2 （電気⼯学，電⼦⼯学，情報⼯学の専⾨基盤知識を修得し，実験・実習および演習・実技を通してその知識をものづくり，創造的技術開発に応⽤・実践できる）

教育方法等

概要:

学習目標(授業の狙い)
　工学的現象の数値シミュレーション手法の基礎を学び，簡単なシミュレーション計算を実行できるようになることを目標とする．講義は，計算力学における有限要素法を中心として工学的なシミュレーションにおける数学的原理を学習する．さらに，コンピュータ演習を交えて，実際に簡単なモデルを構築してシミュレーション計算を行い，理解を深める．

授業の進め方・方法:

教員単独による講義を実施する．
事前に行う準備学習：前回の講義の復習および予習を行ってから授業に臨むこと.

注意点:

定期試験を70％，提出物を30％として60点以上の評価で単位を認定する．定期試験は再試験を行うことがある．評価が60点に満たない者は，願い出により追認試験を受けることができる．追認試験の結果，単位の修得が認められた者にあっては，その評価を60点とする．
学修単位のため、60時間相当の授業外学習が必要である.
授業外学習・事前：授業内容を予習しておく．
授業外学習・事後：授業内容に関する課題を解く．

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング

ICT 利用

遠隔授業対応

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
後期
	3rdQ
		1週	シラバス説明，概論	シラバスの説明． シミュレーションおよび有限要素法の概論．有限要素法の歴史的背景が理解できる． 授業外学習・事前：授業内容を予習しておく． 授業外学習・事後：授業内容に関する課題を解く．
		2週	有限要素法と1次元要素モデル	有限要素法の解析内容と基本的なばね要素． 1次元単一ばねの剛性方程式と剛性マトリックス． 1次元ばねの直列結合の剛性マトリックスの考え方が理解できる． 授業外学習・事前：授業内容を予習しておく． 授業外学習・事後：授業内容に関する課題を解く．
		3週	1次元要素モデルの組合せと行列	1次元ばねモデルの組合せと行列要素との関係．電気回路への応用として，電気抵抗の要素モデルとの類似性が理解できる． 授業外学習・事前：授業内容を予習しておく． 授業外学習・事後：授業内容に関する課題を解く．
		4週	2次元要素モデル	座標変換マトリックスと固有の剛性マトリックス．2次元ばね要素モデルの剛性方程式が理解できる． 授業外学習・事前：授業内容を予習しておく． 授業外学習・事後：授業内容に関する課題を解く．
		5週	2次元要素組合わせモデル	2次元ばね要素の組合わせモデルの剛性マトリックスが理解できる． 授業外学習・事前：授業内容を予習しておく． 授業外学習・事後：授業内容に関する課題を解く．
		6週	剛性方程式の解法と剛性マトリックスの性質	境界条件と荷重条件．行列操作による剛性方程式の解法．剛性方程式の一般的性質が理解できる． 授業外学習・事前：授業内容を予習しておく． 授業外学習・事後：授業内容に関する課題を解く．
		7週	境界条件と荷重条件および剛性方程式の解法の演習	境界条件と荷重条件．行列操作による剛性方程式の解法．剛性方程式の一般的性質が理解できる． 授業外学習・事前：授業内容を予習しておく． 授業外学習・事後：授業内容に関する課題を解く．
		8週	ラーメン構造への拡張，はりの基本方程式	はりの曲げの基本方程式，ラーメン構造の固有剛性マトリックスの構築が理解できる． 授業外学習・事前：授業内容を予習しておく． 授業外学習・事後：授業内容に関する課題を解く．
	4thQ
		9週	場の方程式と試験関数による近似	場の方程式，重みつき残差法，選点法，試験関数が理解できる． 授業外学習・事前：授業内容を予習しておく． 授業外学習・事後：授業内容に関する課題を解く．
		10週	いくつかの重み関数による近似解	重みつき残差法，選点法，最小二乗法，ガラーキン法，１次元解析例が理解できる． 授業外学習・事前：授業内容を予習しておく． 授業外学習・事後：授業内容に関する課題を解く．
		11週	変分原理直接法	支配方程式，変分原理が理解できる． 授業外学習・事前：授業内容を予習しておく． 授業外学習・事後：授業内容に関する課題を解く．
		12週	変分原理直接法	グリーンの定理，オイラーの方程式が理解できる． 授業外学習・事前：授業内容を予習しておく． 授業外学習・事後：授業内容に関する課題を解く．
		13週	変分原理直接法	リッツ法による１次元解析例，1次元の内挿関数，三角形要素の形状関数が理解できる． 授業外学習・事前：授業内容を予習しておく． 授業外学習・事後：授業内容に関する課題を解く．
		14週	総合演習	学習内容を演習を通して総合的に確認することを通して，シミュレーションの適用分野を理解できる． 授業外学習・事前：授業内容を予習しておく． 授業外学習・事後：授業内容に関する課題を解く．
		15週	期末試験
		16週	成績評価・確認

評価割合

	試験	発表	相互評価	態度	ポートフォリオ	課題	合計
総合評価割合	70	0	0	0	0	30	100
基礎的能力	35	0	0	0	0	15	50
専門的能力	35	0	0	0	0	15	50
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0