機械力学

科目基礎情報

学校	明石工業高等専門学校	開講年度	2017
授業科目	機械力学
科目番号	0027	科目区分	専門 / 必修
授業形態	講義	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	機械工学科	対象学年	4
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	青木　繁:「機械力学」、コロナ社
担当教員	関森 大介

到達目標

(1) 1自由度、2自由度の振動系について運動方程式に基づく考察ができる。
(2) 基本的な振動モデルに対して運動方程式(線形2階微分方程式)を導き、求めた解が物理的にどの様な現象を示しているのかが理解できる。
(3) 解析を進める上で不可欠なモデル化の手法やセンス、あるいは解析のプロセスが修得できる。
(4) 振動の低減・防止や振動の測定・計測について、学習した知識を応用し適切に対処する能力が修得できる。

　

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	1自由度、2自由度の振動系について運動方程式に基づく考察が的確にできる。	1自由度、2自由度の振動系について運動方程式に基づく考察ができる。	1自由度、2自由度の振動系について運動方程式に基づく考察ができない。
評価項目2	基本的な振動モデルに対して運動方程式(線形2階微分方程式)を導き、求めた解が物理的にどの様な現象を示しているのかが十分に理解できる。	基本的な振動モデルに対して運動方程式(線形2階微分方程式)を導き、求めた解が物理的にどの様な現象を示しているのかが理解できる。	基本的な振動モデルに対して運動方程式(線形2階微分方程式)を導き、求めた解が物理的にどの様な現象を示しているのかが理解できない。
評価項目3	(3) 解析を進める上で不可欠なモデル化の手法やセンス、あるいは解析のプロセスが的確に修得できる。	(3) 解析を進める上で不可欠なモデル化の手法やセンス、あるいは解析のプロセスが修得できる。	(3) 解析を進める上で不可欠なモデル化の手法やセンス、あるいは解析のプロセスが修得できない。
評価項目4	振動の低減・防止や振動の測定・計測について、学習した知識を応用し適切に対処する能力が的確に修得できる。	振動の低減・防止や振動の測定・計測について、学習した知識を応用し適切に対処する能力が修得できる。	振動の低減・防止や振動の測定・計測について、学習した知識を応用し適切に対処する能力が修得できない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育目標 (D) （基礎学力と自主的・継続的学習能力）

学習・教育目標 (F) （柔軟かつ創造的な設計能力）

教育方法等

概要:

機械の動的挙動(振動)を明らかにすることは、機械の設計を行う上で欠かすことができない。この授業では、機械振動解析の基礎を学修するために、1自由度、2自由度の振動系について運動方程式に基づく考察を行う。基本的な振動モデルに対して運動方程式(線形2階微分方程式)を導き、求めた解が物理的にどの様な現象を示しているのかを検討する。

授業の進め方・方法:

教科書に沿った講義を行い、演習問題を課す。

注意点:

本科目は、授業で保証する学習時間と、予習・復習及び課題レポート作成に必要な標準的な自己学習時間の総計が、90時間に相当する学習内容である。機械工学の学習課程の中で数少ない動力学に関する授業であるから、基礎的な考え方をしっかり身につけてほしい。微積分、工業力学などの基礎科目で得た知識の復習も大切である。
合格の対象としない欠席条件(割合) 1/3以上の欠課

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	振動の基礎	振動現象の解析に必要な力学や数学の基本知識が修得できる。
		2週	自由度と運動方程式	自由度の概念を理解する。ニュートンの第2法則に基づく運動方程式の導出方法の基本が理解できる。
		3週	1自由度の非減衰自由振動(1)	直線振動や回転振動等の非減衰自由振動系の運動方程式の導出方法が修得できる。また、複数のばね、板ばね等を含む系の運動方程式の導出方法について理解できる。
		4週	1自由度の非減衰自由振動(2)	非減衰自由振動系の運動方程式を標準化し、その解法が修得できる。系の挙動や固有振動数について理解できる。
		5週	1自由度の減衰自由振動(1)	減衰要素であるダッシュポットの原理が理解できる。直線振動や回転振動等の減衰自由振動系の運動方程式の導出方法が修得できる。
		6週	1自由度の減衰自由振動(2)	減衰自由振動系の運動方程式を標準化し、その解法が修得できる。減衰比と系の挙動の関係について理解できる。
		7週	過渡振動	外部からステップ関数状やインパルス関数状の撃力が加わる振動系の過渡応答について理解できる。
		8週	中間試験
	2ndQ
		9週	1自由度の減衰強制振動(1)	調和外力が作用する直線振動や回転振動等の減衰強制振動系の運動方程式の導出方法が修得できる。
		10週	1自由度の減衰強制振動(2)	減衰強制振動系の運動方程式を標準化し、その解法が修得できる。系の周波数応答や基礎に伝達される力について理解できる。
		11週	1自由度の減衰強制振動(3)	強制的変位による減衰強制振動系の運動方程式の導出方法とその解法が修得できる。系の応用例である振動計の原理について理解できる。
		12週	2自由度の自由振動(1)	直線振動や回転振動等の2自由度系のモデルについて連立運動方程式を導き、連成振動の概念が理解できる。
		13週	2自由度の自由振動(2)	連成自由振動の運動方程式の解法が修得できる。 振動数方程式から求まる規準振動数と規準モードについて理解できる。
		14週	2自由度の強制振動	連成強制振動の運動方程式の導出方法とその解法が修得できる。 系の周波数応答について理解できる。
		15週	防振と振動制御	質量とばねから構成される動吸振器の原理を修得でき、振動の低減や防止について考察できる。
		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	演習課題	合計
総合評価割合	90	0	0	0	0	0	10	100
基礎的能力	0	0	0	0	0	0	0	0
専門的能力	90	0	0	0	0	0	10	100
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0	0