計算力学

科目基礎情報

学校 沼津工業高等専門学校 開講年度 令和05年度 (2023年度)
授業科目 計算力学
科目番号 2023-699 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 環境エネルギー工学コース 対象学年 専2
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 教科書なし/必要に応じてプリント等資料配布
担当教員 新冨 雅仁,前田 篤志,金 顯凡

到達目標

1.熱移動の基礎理論を理解し,差分法による数値計算により適切な解析が行える。(B1-4)
2.弾性力学の基礎理論を理解し,有限要素法による数値計算法により適切な解析が行える。(B1-4)
3.流体力学の基礎理論を理解し,有限体積法による数値計算法により適切な解析が行える。(B1-4)

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
1.熱移動の基礎理論を理解し,差分法による数値計算により適切な解析が行える。□熱伝導方程式を正しく理解できる。 □差分法について正しく理解できる。 □二次元定常熱伝導について差分法を用いて解析ができ,分かりやすい図を用いて結果を表現できる。 □一次元定非常熱伝導について差分法を用いて解析ができ,分かりやすい図を用いて結果を表現できる。□熱伝導方程式を大きな誤りなく理解できる。 □差分法について大きな誤りなく理解できる。 □二次元定常熱伝導について差分法を用いて解析ができる。 □一次元非定常熱伝導について差分法を用いて解析ができる。□熱伝導方程式を理解できない。 □差分法について理解できない。 □二次元定常熱伝導について差分法を用いて解析ができない。 □一次元非定常熱伝導について差分法を用いて解析ができない。
2.弾性力学の基礎理論を理解し,有限要素法による数値計算法により適切な解析が行える。□工学上の問題に有限要素法を適用した解析ができ、解析結果により構造の強度を説明できる。構造 の改善方法を提案できる。□工学上の問題に有限要素法を適用した解析ができ、解析結果により構造の強度を説明できる。□工学上の問題に有限要素法を適用した解析ができない、または解析が実施できても解析結果により構造の強度に関して説明できない。
3.流体力学の基礎理論を理解し,有限体積法による数値計算法により適切な解析が行える。□工学上の問題に有限体積法を適用した解析ができる。 □解析結果により流動現象について図表等を用いてわかりやすく説明できる。□工学上の問題に有限体積法を適用した解析ができる。 □解析結果により流動現象について説明できる。□工学上の問題に有限体積法を適用した解析ができない。 □解析結果による流動現象について説明できない。

学科の到達目標項目との関係

実践指針 (B1) 説明 閉じる
実践指針のレベル (B1-4) 説明 閉じる
【プログラム学習・教育目標 】 B 説明 閉じる

教育方法等

概要:
近年の工業製品の設計現場では、コンピュータによるシミュレーションが不可欠となっている。本授業では、熱移動・弾性力学・流体力学の3分野について数値解析手法の基礎を理解するとともに、有限差分法・有限要素法などを用いて解析を体験することにより理解を深める。
授業の進め方・方法:
授業は講義と演習を混ぜつつ行う。
注意点:
1.授業目標4(B1-4)が標準基準(6割)以上で,かつ科目全体で60点以上の場合に合格とする。評価基準については,成績評価基準表による。

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
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 授業ガイダンス
伝熱解析1
計算力学の意味と必要性を説明できる。
差分法の基礎について理解できる。
熱伝導の基礎について理解できる。
2週 伝熱解析2 熱伝導方程式の導出ができる。
3週 伝熱解析3 二次元定常熱伝導の解法が理解できる。
4週 伝熱解析4 一次元非定常熱伝導の解法が理解できる。
5週 伝熱解析5
表計算ソフトを用いて差分法により熱伝導の数値解析を行える。
6週 弾性解析1
計算力学・CAE・有限要素法の意味と必要性を説明できる。
有限要素法の適用例が説明できる。
7週 弾性解析2 弾性体の性質を説明できる。応力・ひずみを説明できる。
応力・ひずみの表記と符号を説明できる。
8週 弾性解析3 汎用有限要素解析ソフトANSYSにより,引張試験片の解析を実施できる。
要素分割数の影響について説明できる。
2ndQ
9週 弾性解析4
汎用有限要素解析ソフトANSYSにより,片持ばりの解析を実施できる。
要素分割数の影響について説明できる。
10週 弾性解析5 有限要素法の原理と解析手順をふりかえり,説明できる。
複合・融合領域における社会的ニーズと有限要素解析の関連に関するレポートをまとめる。
11週 流体解析1 有限体積法の意味と必要性を説明できる。
有限要素法の適用例が説明できる。
12週 流体解析2 解析ソフトを用い,流動現象の解析を実施できる。
13週 流体解析3 解析ソフトを用い,流動現象の解析を実施できる。
14週 流体解析4 解析ソフトを用い,流動現象の解析を実施できる。
15週 流体解析5 解析結果をもとに流れの考察ができる。
有限体積法の原理と解析手法を振り返り,説明できる。
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

評価割合

期末課題課題レポートその他(プレゼンテーション)合計
総合評価割合01000100
1.熱移動の基礎理論を理解し,差分法による数値計算により適切な解析が行える。(B1-4)035035
2.弾性力学の基礎理論を理解し,有限要素法による数値計算法により適切な解析が行える。(B1-4)030030
3.流体力学の基礎理論を理解し,有限要素法による数値計算法により適切な解析が行える。(B1-4)035035