到達目標
(ア)力のつりあいを通じて、外力とそれにつりあう内力の関係を理解する。
(イ)力と応力、変形とひずみの関係を理解する。
(ウ)材料に許しうる力と安全に対する余裕度について理解する。
(エ)変形を考慮しないと解けない簡単な不静定問題を解くことができる。
(オ)簡単な構造物に生じる応力や変形を求めることができる。
(カ)熱応力の問題を簡単な不静定問題として解くことができる。
(キ)傾いた面に生じる垂直応力とせん断応力について求めることができる。
(ク)モールの応力円を描き、傾いた面に生じる応力や主応力を求めることができる。
ルーブリック
| 最低限の到達レベルの目安(優) | 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(ア) | 力と応力、変形とひずみの関係を理解する。 | 力と応力、変形とひずみの関係を理解する。 | 力と応力、変形とひずみの関係を理解できない。 |
| 評価項目(イ) | 変形を考慮しないと解けない簡単な不静定問題や熱応力の不静定問題を解くことができる。 | 変形を考慮しないと解けない簡単な不静定問題や熱応力の不静定問題を解くことができる。 | 変形を考慮しないと解けない簡単な不静定問題や熱応力の不静定問題を解くことができない。 |
| 評価項目(ウ) | モールの応力円を描き，傾いた面に生じる応力や主応力を求めることができる。 | モールの応力円を描き，傾いた面に生じる応力や主応力を求めることができる。 | モールの応力円を描き，傾いた面に生じる応力や主応力を求めることができない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
機械構造物に負荷が作用するとき、その内部に発生する応力とそれに伴って生じる変形を求める手法について学ぶ。ここで得られた知識を実際の材料の強度と結びつけることによって、機械構造物や機械要素の設計に学習の成果を応用できるようになる。最初に引張と圧縮について学び、簡単な不静定問題にも言及する。さらに傾いた面の取り扱いやモールの応力円に関して学ぶ。また、材料力学が社会的背景の中で機械構造物の安全性や信頼性と不可分であることについても折に触れて言及する。
授業の進め方・方法:
教科書および配布プリントを用いて講義する。
注意点:
簡単な微積分の計算ができること。また、作用反作用の法則等の物理に関する知識が修得されていること。
選択必修の種別・旧カリ科目名
選択必修1
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
材料力学とは、安全性や信頼性との関連：強度、設計（課題：強度と設計について） |
力のつりあいを通じて，外力とそれにつりあう内力の関係を理解する．
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| 2週 |
負荷と変形、応力とひずみの関係：外力、内力、力のつりあい（課題：応力とひずみの関係） |
力と応力，変形とひずみの関係を理解する．
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| 3週 |
フックの法則と弾性係数：弾性と塑性、引張・圧縮、ポアソン比、せん断応力とひずみ（課題：フックの法則を使用した問題） |
力と応力，変形とひずみの関係を理解する．
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| 4週 |
応力－ひずみ線図、安全率および応力集中：静的強度、使用応力、材料の強度と許容応力（課題：応力ーひずみ線図について） |
材料に許しうる力と安全に対する余裕度について理解する．
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| 5週 |
応力－ひずみ線図、安全率および応力集中：静的強度、使用応力、材料の強度と許容応力（課題：安全率および応力集中について） |
材料に許しうる力と安全に対する余裕度について理解する．
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| 6週 |
変形を考慮した簡単な不静定問題：変形条件、組合せ構造物、トラス（課題：不静定問題） |
変形を考慮しないと解けない簡単な不静定問題を解くことができる．
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| 7週 |
変形を考慮した簡単な不静定問題：変形条件、組合せ構造物、トラス（課題：不静定問題） |
変形を考慮しないと解けない簡単な不静定問題を解くことができる．
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| 8週 |
変形を考慮した簡単な不静定問題：変形条件、組合せ構造物、トラス（課題：トラスの問題） |
変形を考慮しないと解けない簡単な不静定問題を解くことができる．
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| 4thQ |
| 9週 |
熱応力：変形の拘束、線膨張係数、温度変化（課題：熱応力の問題） |
熱応力の問題を簡単な不静定問題として解くことができる．
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| 10週 |
傾いた面に生じる垂直応力とせん断応力：軸線、法線（課題：傾いた面に生じる応力の問題） |
傾いた面に生じる垂直応力とせん断応力について求めることができる．
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| 11週 |
傾いた面に生じる垂直応力とせん断応力：軸線、法線（課題：傾いた面に生じる応力の問題） |
傾いた面に生じる垂直応力とせん断応力について求めることができる．
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| 12週 |
二軸応力とひずみ：主軸、主応力（課題：二軸応力とひずみの問題） |
二軸方向に負荷が生じた際の応力や主応力を求めることができる．
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| 13週 |
二軸応力とひずみ：主軸、主応力（課題：二軸応力とひずみの問題） |
二軸方向に負荷が生じた際の応力や主応力を求めることができる．
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| 14週 |
モールの応力円：二軸応力、応力円（課題：モールの応力円の問題） |
モールの応力円を描き，傾いた面に生じる応力や主応力を求めることができる．
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| 15週 |
モールの応力円：二軸応力、応力円（課題：モールの応力円の問題） |
モールの応力円を描き，傾いた面に生じる応力や主応力を求めることができる．
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| 16週 |
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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 | 荷重が作用した時の材料の変形を説明できる。 | 4 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 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 | |
評価割合
| 中間試験 | 定期試験 | 課題 | 合計 |
| 総合評価割合 | 30 | 45 | 25 | 100 |
| 専門的能力 | 30 | 45 | 25 | 100 |