材料力学II

科目基礎情報

学校 石川工業高等専門学校 開講年度 令和02年度 (2020年度)
授業科目 材料力学II
科目番号 15790 科目区分 専門 / 必修
授業形態 講義 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 機械工学科 対象学年 4
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 尾田 他 材料力学 基礎編(森北出版)
担当教員 堀 純也

到達目標

1. はりのたわみと,たわみ角を求めることができる。
2. 不静定ばりの曲げ問題を解くことができる。
3. ラーメン構造について,解くことができる。
4. 連続ばりの問題を解くことができる。
5. 円形断面軸のねじれ角,ねじり応力を計算できる。
6. 組み合わせ応力について,モール円を用い主応力,主応力面,および主せん断応力を求めることができる。
7. 基本的な問題を,エネルギ法を用いて解くことができる。

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
到達目標 項目1はりのたわみと,たわみ角を求めることができ,知識を応用できる。はりのたわみと,たわみ角を求めることができる。はりのたわみと,たわみ角を求めることができない。
到達目標 項目2不静定ばりの曲げ問題を解くことができ,知識を応用できる。不静定ばりの曲げ問題を解くことができる。不静定ばりの曲げ問題を解くことができない。
到達目標 項目3ラーメン構造について,解くことができ,知識を応用できる。ラーメン構造について,解くことができる。ラーメン構造について,解くことができない。
到達目標 項目4連続ばりの問題を解くことができ,知識を応用できる。連続ばりの問題を解くことができる。連続ばりの問題を解くことができない。
到達目標 項目5円形断面軸のねじれ角,ねじり応力を計算でき,知識を応用できる。円形断面軸のねじれ角,ねじり応力を計算できる。円形断面軸のねじれ角,ねじり応力を計算できない。
到達目標 項目6組み合わせ応力について,モール円を用い主応力,主せん断応力を求められ,知識を応用できる。組み合わせ応力について,モール円を用い主応力,主せん断応力を求められ,知識を理解できる。組み合わせ応力について,モール円を用い主応力,主せん断応力を求められない。
到達目標 項目7材料力学の問題を,エネルギ法を用いて解くことができ,知識を応用できる。材料力学の問題を,エネルギ法を用いて解くことができ,知識を理解できる。材料力学の問題を,エネルギ法を用いて解くことができない。

学科の到達目標項目との関係

本科学習目標 1 説明 閉じる
本科学習目標 2 説明 閉じる
創造工学プログラム A1 説明 閉じる
創造工学プログラム B1専門(機械工学) 説明 閉じる

教育方法等

概要:
材料力学は,各種構造物や機器の強度設計上必要な工学の基礎科目である。3年次に引き続き,機械を設計するために必要となる基本的な荷重を受ける部材の力学的解析手法(曲げ問題,ねじり問題,組合せ応力問題),ならびに材料の機械的性質とそれを支配する法則を修得することを目的とする。ものづくりにおける問題について,事象をモデル化し課題を解決する実践的能力を養う。
授業の進め方・方法:
随時,講義内容の復習のための課題を与える。
関数電卓を持参すること。
注意点:
【評価方法・評価割合】
・前期末試験,後期中間試験,学年末試験を実施する。
・評価割合 前期末:前期末試験(70%),前期課題(30%)
      学年末:前期末試験(30%),後期中間・学年末試験(40%),通年課題(30%)
・成績の評価基準として60点以上を合格とする。

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 曲げ問題 (1)たわみの基礎式 たわみの基礎式について理解し応用できる。
2週 曲げ問題 (2)たわみとたわみ角の計算 たわみとたわみ角の計算について理解し応用できる。
3週 曲げ問題 (3)基本的なはりのたわみとたわみ角 基本的なはりのたわみとたわみ角について理解し応用できる。
4週 曲げ問題 (4)面積モーメント法の利用 面積モーメント法について理解し応用できる。
5週 曲げ問題 (5)不静定ばりのたわみ(積分法) 不静定ばりのたわみ(積分法)について理解し応用できる。
6週 曲げ問題 (6)不静定ばりのたわみ(重ね合せ法) 不静定ばりのたわみ(重ね合せ法)について理解し応用できる。
7週 曲げ問題 (7)不静定ばりのたわみ(復習) 不静定ばりのたわみの応用問題について理解し応用できる。
8週 曲げ問題 (8)ラーメン構造 ラーメン構造について理解し応用できる。
2ndQ
9週 曲げ問題 (9)不静定ラーメン 不静定ラーメンについて理解し応用できる。
10週 曲げ問題(10)連続ばりの解法 連続ばりの解法について理解し応用できる。
11週 曲げ問題(11)3モーメントの定理 3モーメントの定理について理解し応用できる。
12週 曲げ問題(12)複雑なはりの問題 複雑なはりの問題について理解し応用できる。
13週 曲げ問題(13)はりの設計 はりの設計について理解し応用できる。
14週 曲げ問題(14)曲げ問題の復習 曲げ問題について理解し応用できる。
15週 前期の復習 曲げ問題について理解し応用できる。
16週
後期
3rdQ
1週 ねじり問題 (1)円形断面軸のねじり 円形断面軸のねじりについて理解し応用できる。
2週 ねじり問題 (2)断面2次極モーメントとねじり剛性 断面2次極モーメントとねじり剛性について理解し応用できる。
3週 ねじり問題 (3)伝動軸 伝動軸について理解し応用できる。
4週 ねじり問題 (4)演習 ねじり問題について理解し応用できる。
5週 ねじり問題 (5)ねじりと組合わせ応力問題 ねじりと組合わせ応力問題について理解し応用できる。
6週 ねじり問題 (6)主応力とモールの応力円 主応力とモールの応力円について理解し応用できる。
7週 ねじり問題 (7)弾性係数間の関係 弾性係数間の関係について理解し応用できる。
8週 エネルギ法 (1)ひずみエネルギ ひずみエネルギについて理解し応用できる。
4thQ
9週 エネルギ法 (2)エネルギ解法 エネルギ解法について理解し応用できる。
10週 エネルギ法 (3)引張圧縮問題 引張圧縮問題のエネルギ解法について理解し応用できる。
11週 エネルギ法 (4)カスチリアノの定理と応用 カスチリアノの定理について理解し応用できる。
12週 エネルギ法 (5)曲げ問題 曲げ問題のエネルギ解法について理解し応用できる。
13週 エネルギ法 (6)ねじり問題 ねじり問題のエネルギ解法について理解し応用できる。
14週 材料力学分野の総合問題 材料力学分野の総合問題について理解し応用できる。
15週 後期の復習 ねじり問題,エネルギ解法について理解し応用できる。
16週

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動力の意味を理解し、計算できる。4
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。4
フックの法則を理解し、弾性係数を説明できる。4
許容応力と安全率を説明できる。4
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
線膨張係数の意味を理解し、熱応力を計算できる。4
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。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。4
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
各種の荷重が作用するはりのせん断力線図と曲げモーメント線図を作成できる。4
曲げモーメントによって生じる曲げ応力およびその分布を計算できる。4
各種断面の図心、断面二次モーメントおよび断面係数を理解し、曲げの問題に適用できる。4
各種のはりについて、たわみ角とたわみを計算できる。4
多軸応力の意味を説明できる。3
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。3
部材が引張や圧縮を受ける場合のひずみエネルギーを計算できる。4
部材が曲げやねじりを受ける場合のひずみエネルギーを計算できる。4
カスティリアノの定理を理解し、不静定はりの問題などに適用できる。4

評価割合

試験ポートフォリオ合計
総合評価割合7030100
基礎的能力000
専門的能力7030100
分野横断的能力000