材料力学Ⅱ

科目基礎情報

学校 鳥羽商船高等専門学校 開講年度 平成27年度 (2015年度)
授業科目 材料力学Ⅱ
科目番号 0035 科目区分 専門 / 選択
授業形態 講義 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 電子機械工学科 対象学年 4
開設期 通年 週時間数 前期:2 後期:2
教科書/教材 やさしく学べる材料力学:渥美光監修、伊藤勝悦著(共立出版)
担当教員 廣地 武郎

到達目標

・はりの曲げ応力とたわみを計算できる。
・軸のねじり応力とねじり角を計算できる。
・衝撃応力を計算できる。
・座屈および応力集中を理解し、応力を計算できる。
・2軸応力状態を理解し、主応力等を計算できる。

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不静定のはりの応力、たわみを計算できる。簡単な支持のはりの応力、たわみを計算できる。簡単な支持のはりの応力、たわみを計算できない。
評価項目2与えられた伝達動力について適切な軸を計算できる。l簡単なねじりの応力とねじり角を計算できる。簡単なねじりの応力とねじり角を計算できない。
評価項目3組み合わせばねの弾性係数を計算できる。lばねの弾性係数の内容を知り与えられた寸法のばねの弾性係数を計算できる。ばねの弾性係数の内容を知り与えられた寸法のばねの弾性係数を計算できない。
評価項目4複合部材の衝撃応力を計算できる。単一部材の衝撃応力を計算できる。単一部材の衝撃応力を計算できない。
評価項目5座屈応力と応力集中による最大応力を計算できる。座屈と応力集中を説明できる。座屈と応力集中を説明できない。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
構造物に外力が働くとき、その部材あるいは全体がその荷重に耐えられるかどうかは、部材に生じる力や変形で決まる。材料力学では、応力とひずみの概念を理解し、加重と応力およびひずみの関係を計算する手法を学び、それを機械設計に応用する考え方を身に着けることを目指す。
授業の進め方・方法:
テキストに従って講義を進める。学生は本文の解説を受けた後練習問題と取り組むことによって内容の理解を深める。練習問題の解答説明を行い、そのとき質疑応答をする。電卓使用可。
注意点:
実際の物を想像しつつ問題に取り組むことが重要。1cmならこのくらい、3mならこのくらい、1kgfならこのくらいなど実感できるものに置きかえてみることである。

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 断面2次モーメント1 はりの変形や応力を求めるのに必要となる量である断面二次モーメントの定義を理解し、計算できる
2週 断面2次モーメント2 いろんな形状の断面二次モーメントを計算できる。
3週 はりの曲げ応力1 中立軸、中立面を理解し、曲げ応力の基礎式を導ことができる。
4週 はりの曲げ応力2 集中荷重が働くはりのたわみを計算できる。
5週 はりの曲げ応力3 分布荷重が働くはりのたわみを計算できる。
6週 はりの曲げ応力4 不静定はりのたわみを計算できる。
7週 はりの曲げ応力5 分布荷重が働くはりのたわみを計算できる。
8週 前期中間試験
2ndQ
9週 試験返却・解答 試験結果を検討し、理解不足の点を解消する。
10週 はりのたわみ1 はりのたわみの基礎式を導くことができる,
11週 はりのたわみ2 片持ちはりのたわみを計算できる。
12週 はりのたわみ3 両端支持はりのたわみを計算できる。
13週 はりのたわみ4 不静定のはり(変形量を考えなければならない問題)を取り扱うことができる。
14週 はりのたわみ5 各断面に生じる応力が一定のはりの形状を求めることができる。
15週 前期期末試験
16週 試験返却・解答 試験結果を検討し、理解不足の点を解消する。
後期
3rdQ
1週 軸のねじり1 ねじり応力の基礎式を導くことができる。
2週 軸のねじり2 動力とトルクの関係を説明できる。
3週 軸のねじり3 伝達動力にあった軸径を決定できる。
4週 軸のねじり4 許容応力と許容変形量を考慮した軸を決定できる。
5週 コイルばね コイルばねの径、巻き数、素線径を決定できる。
6週 衝撃応力1 運動エネルギと内部エネルギの関係を説明できる。
7週 衝撃応力2 エネルギ保存則を使って衝撃応力を求めることができる。
8週 後期中間試験
4thQ
9週 試験返却・解答 試験結果を検討し、理解不足の点を解消する。
10週 座屈1 オイラーの座屈式を導くことができる。
11週 座屈2 いろんな拘束条件に対する座屈応力を求めることができる。
12週 応力集中 力が集中する現象を知り、その大きさを計算できる。
13週 平面応力とモール円1 垂直応力とせん断応力が同時に働くときの応力状態を説明できる。
14週 平面応力とモール円2 モールの応力円を利用し最大応力を計算できる。
15週 後期期末試験
16週 試験返却・解答 試験結果を検討し、理解不足の点を解消する。

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。4
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。4
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

評価割合

試験発表相互評価態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合600010300100
基礎的能力100000010
専門的能力50001030090
分野横断的能力0000000