機械計算力学

科目基礎情報

学校 福井工業高等専門学校 開講年度 平成31年度 (2019年度)
授業科目 機械計算力学
科目番号 0150 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: 1
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 配布プリントをテキストとする
担当教員 芳賀 正和

到達目標

(1) 数値解析法の基本について理解していること。
(2) オイラーの陽解法による数値計算ができること。
(3) 数値計算のプログラムを実行し、結果をグラフで示すこと。

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
差分法および陽解法を理解することができる差分法および陽解法について十分理解し運用することができる差分法および陽解法を理解することができる差分法および陽解法を理解することができない
弱肉強食の数値解析を実行し、説明することができる弱肉強食の数値解析を実行し、計算結果を解析して説明することができる弱肉強食の数値解析を実行し、説明することができる弱肉強食の数値解析を実行することができない
衛星の運動の数値解析を実行し、説明することができる衛星の運動の数値解析を実行し、計算結果を解析して説明することができる衛星の運動の数値解析を実行し、説明することができる衛星の運動の数値解析を実行することができない

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 RB2 説明 閉じる
JABEE JB2 説明 閉じる
JABEE JB3 説明 閉じる

教育方法等

概要:
簡単な物理現象の微分方程式をコンピュータを用いて数値解析します。微分方程式を解く計算プログラムを作成して計算結果の検討を行い、数値解析に対する理解を深めます。数値解析を体験することで、物理現象と微分方程式の関係を理解することを目標とします。
授業の進め方・方法:
本科目は、融合複合・新領域の基礎工学科目群の情報・論理系科目群のひとつです。講義は配付するプリントに従い、数値解析に関する理論の講義とパソコンによる演習を行ないます。簡単な物理現象の微分方程式を使って、陽解法による数値計算を実行し、数値解析の手法を理解することを目的とします。C言語によるプログラムを作成し、計算結果はEXCELを用いてグラフにします。各課題毎にWordを利用して報告書を作成します。自分で計算条件の設定を変更し、現象の変化を考察することが必要であるため、考察しながら積極的に取り組むことが必要です。
注意点:
学習・教育目標:本科(準学士課程):RB2(◎)、環境生産システム工学プログラム:JB3(◎), JB2
関連科目:C言語基礎(本科2年)、C言語応用(本科3年)
評価方法:中間確認および期末試験の評価を7割、課題の評価を3割として評価を行う。なお、この合計点が合格点に達しない場合は再試験または追加課題を課し、その評価によっては最大10点の加点を行う場合もある。
評価基準:学年成績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 授業概要、シラバスの説明、計算力学の手法 計算力学の手法について説明できる
2週 差分法
差分式、テイラー展開、陽解法と陰解法
差分法について説明できる
3週 弱肉強食1
支配方程式、無次元化、差分化
弱肉強食の支配方程式と無次元化、および差分化について説明できる
4週 弱肉強食2
プログラム1
弱肉強食の数値計算プロブラムのフローチャートと変数を説明できる
5週 弱肉強食3
プログラム2
弱肉強食の数値計算プロブラムを説明できる
6週 弱肉強食4
プログラム3
弱肉強食の数値計算プロブラムを実行できる
7週 弱肉強食5
グラフの作成および計算結果の記録間隔
弱肉強食の数値計算結果をグラフで表すこと、および計算プログラムの改良を行うことができる
8週 中間確認
2ndQ
9週 弱肉強食6
数値解析
弱肉強食の数値解析を実行することができる
10週 弱肉強食7
報告書の作成
弱肉強食の報告書を作成することができる
11週 衛星の運動1
支配方程式、無次元化、陽解法、プログラム
衛星の運動の数値計算を説明することができる
12週 衛星の運動2
プログラムおよび蛙跳び法
衛星の運動の数値計算プログラムを作成することができる
13週 衛星の運動3
数値解析1
衛星の運動の数値解析を実行することができる
14週 衛星の運動4
数値解析2
衛星の運動の数値解析を実行することができる
15週 衛星の運動5
報告書の作成
衛星の運動の報告書を作成することができる
16週

評価割合

試験課題合計
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