振動工学Ⅱ

科目基礎情報

学校 舞鶴工業高等専門学校 開講年度 平成30年度 (2018年度)
授業科目 振動工学Ⅱ
科目番号 0243 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 1
開設学科 電子制御工学科 対象学年 5
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 添田、徳丸、中溝、岩井、振動工学の基礎、日新出版
担当教員 若林 勇太

目的・到達目標

1 すべり摩擦の意味を理解し,摩擦力と摩擦係数の関係を説明できる。
2 摩擦力による減衰系の自由振動を運動方程式で表し,系の運動を説明できる。
3 位置エネルギーと運動エネルギーを計算でき,エネルギーにより,振動の近似解を求めることができる。
4 多自由度系の自由振動の運動方程式を求めることができる。
5 2自由度系の固有角振動数および振動モードを求めることができる。
6 調和外力による減衰系の強制振動を運動方程式で表し,系の運動を説明できる。
7 調和変位による減衰系の強制振動を運動方程式で表し,系の運動を説明できる。 

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すべり摩擦の意味を十分に理解し,摩擦力と摩擦係数の関係を十分に理解して説明できる。すべり摩擦の意味を理解し,摩擦力と摩擦係数の関係を説明できる。すべり摩擦の意味を理解していなかったり,摩擦力と摩擦係数の関係を説明できない。
評価項目2摩擦力による減衰系の自由振動を運動方程式で表し,系の運動を十分に理解して説明できる。摩擦力による減衰系の自由振動を運動方程式で表し,系の運動を説明できる。摩擦力による減衰系の自由振動を運動方程式で表すことができず,系の運動を説明できない。
評価項目3位置エネルギーと運動エネルギーを計算する手法を十分に理解して計算でき,エネルギーにより,振動の近似解を求めることができる。 位置エネルギーと運動エネルギーを計算でき,エネルギーにより,振動の近似解を求めることができる。 位置エネルギーと運動エネルギーを計算できなかったり,エネルギーにより,振動の近似解を求めることができない。
評価項目4多自由度系の自由振動の運動方程式を導出する手法を十分に理解し,求めることができる。多自由度系の自由振動の運動方程式を求めることができる。多自由度系の自由振動の運動方程式を求めることができない。
評価項目52自由度系の固有角振動数および振動モードを十分に理解し,求めることができる。2自由度系の固有角振動数および振動モードを求めることができる。2自由度系の固有角振動数および振動モードを求めることができない。
評価項目6調和外力による減衰系の強制振動を運動方程式で表し,系の運動を十分に理解して説明できる。調和外力による減衰系の強制振動を運動方程式で表し,系の運動を説明できる。調和外力による減衰系の強制振動を運動方程式で表すことができず,系の運動を説明できない。
評価項目7調和変位による減衰系の強制振動を運動方程式で表し,系の運動を十分に理解して説明できる。 調和変位による減衰系の強制振動を運動方程式で表し,系の運動を説明できる。 調和変位による減衰系の強制振動を運動方程式で表すことができず,系の運動を説明できない。 

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 (A) 説明 閉じる

教育方法等

概要:
【授業目的】
1 多自由度系の固有角振動数及び固有モードを解析する能力を育成する。
2 柔構造の設計及び振動絶縁設計を理解し,実際のシステムに応用する能力を育成する。

【Course Objectives】This course will focus on:
1 training of the faculty for analysis concerning the natural frequency and the natural mode of multi-degree of freedom systems,
2 training of the faculty for application of flexible structure design methods and vibration isolation methods to practical systems.
授業の進め方と授業内容・方法:
講義を中心に授業を進めていく。主に黒板を使用して内容を詳しく説明する。重要な内容について適宜学生に質問する。内容によっては,図やスライドを用いて視覚的に説明する。講義内容の理解を深めるため,適宜演習問題やリポート課題を与える。
注意点:
授業には電卓を持参すること。予習復習を行うこと。課題やリポートの提出は期日を守ること。授業中はノートをとり,積極的に質問すること。

【成績の評価方法・評価基準】
 定期試験の成績(70%)および日頃の学習成果(授業中の演習問題及びリポート)(30%)を総合的に判断し,到達目標の到達度を評価する。到達目標の60%以上の到達度をもって合格(C以上)とする。

【学生へのメッセージ】
 振動工学はメカトロニクス制御系の学生にとって最も重要な基礎科目の一つであって,力学系の必修科目として開講されている。振動を抑制するには,減衰装置であるダンパを用いたり,振動絶縁に基づく設計をしたり,振動を制御する方法などが実用化されている。本講義では,諸君が将来振動の問題に直面したとき,それから逃げないで自ら研究し,解決の糸口を見出すことができるよう基礎的な内容を準備したつもりである。しっかり修得してほしい。
 振動の問題では,人間の直感が当てにならないことがよくある。例えば,振動を小さくするためには,堅いばねで支持すればよいと思いがちであるが,わざと柔らかいばねで支持することにより,振動をシャッタアウトすることができる。これは,柔構造の振動絶縁設計として知られており,様々な場面で応用されている。これらは解析的に考察して初めて納得できる現象であり,大変興味深い。興味と意欲をもって学習に取り組んでほしい。

【教員の連絡先】
研究室 
内線電話
e-mail:

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 シラバス内容の説明,摩擦力による減衰系の自由振動 1 すべり摩擦の意味を理解し,摩擦力と摩擦係数の関係を説明できる。
2  摩擦力による減衰系の自由振動を運動方程式で表し,系の運動を説明できる。
2週 エネルギー法 3  位置エネルギーと運動エネルギーを計算でき,エネルギーにより,振動の近似解を求めることができる。
3週 エネルギー法の応用 3 位置エネルギーと運動エネルギーを計算でき,エネルギーにより,振動の近似解を求めることができる。
4週 多自由度系の自由振動,運動方程式 4 多自由度系の自由振動の運動方程式を求めることができる。
5週 2自由度系の振動数方程式と固有角振動数 5 2自由度系の固有角振動数および振動モードを求めることができる。
6週 2自由度系の固有モードと自由振動の解析 5 2自由度系の固有角振動数および振動モードを求めることができる。
7週 1自由度系の強制振動 6 調和外力による減衰系の強制振動を運動方程式で表し,系の運動を説明できる。
8週 中間試験
2ndQ
9週 答案の返却と試験問題の解説
10週 減衰のある1自由度系の強制振動 6 調和外力による減衰系の強制振動を運動方程式で表し,系の運動を説明できる。
11週 変位倍率,共振角振動数と共振ピーク 6 調和外力による減衰系の強制振動を運動方程式で表し,系の運動を説明できる。
12週 変位による強制振動 7 調和変位による減衰系の強制振動を運動方程式で表し,系の運動を説明できる。 
13週 変位による強制振動と振動絶縁 7 調和変位による減衰系の強制振動を運動方程式で表し,系の運動を説明できる。 
14週 力の伝達率と振動絶縁 7 調和変位による減衰系の強制振動を運動方程式で表し,系の運動を説明できる。 
15週 復習と演習
16週 期末試験

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70000300100
基礎的能力0000000
専門的能力70000300100
分野横断的能力0000000