到達目標
1.材料力学や材料強度学を活用して強度設計ができる.
2.有限要素法のしくみを理解した上で利用方法を考えることができる.
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 | 材料力学や材料強度学を活用して強度設計ができる. | 強度設計について説明することができる. | 強度設計について説明することができない. |
評価項目2 | 有限要素法のしくみを理解した上で利用方法を考え,設計に利用することができる. | 有限要素法のしくみについて説明することができる. | 有限要素法のしくみが理解できない. |
学科の到達目標項目との関係
JABEE基準 (d-2a)
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JABEE基準 (d-2b)
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システム創成工学教育プログラム学習・教育目標 D-1
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教育方法等
概要:
従来,エンジニアは,新製品開発の設計段階において,計算機援用設計を活用してきた.新製品開発における設計では,概念設計と詳細設計の2段階を踏む必要があるが,開発が終わると類似設計となり,設計標準が定められてルーチン設計となる.しかし,近年は,軽量化や多品種少量製品が増えており,ルーチン設計においても計算機援用設計の有用性が高まっている.本講義では,特に,強度設計における有限要素法について理解して設計を行うスキルを身につけることを目的とする.
※実務との関係
この科目は企業で計算機を用いて機械部品の設計・開発・研究を担当していた教員が,その経験を活かし,機械部品や機械装置の種類,特性,計算機を用いた最新の設計手法等について講義形式で授業を行うものである.
授業の進め方・方法:
本講義では,まず,設計工学についての考え方について教授する.次に,設計の基礎として,強度設計に着目し,その考え方を整理すると共に,簡単な事例についての理解を深める.さらに,設計ツールとして定着した有限要素法の理論について理解を深めて,その利用方法を習得する.
設計の基礎,強度設計の基礎,有限要素法の基礎の項目毎にそれぞれ複数回のレポートを課し,最後に有限要素法を利用した設計演習課題を課すことから,目標を達成するために,自分自身で熟考してまとめる必要がある.
注意点:
設計解は一つとは限らないため,設計実務においての素養を身につけるためには,自分自身で熟考することが重要である.
学修単位の履修上の注意
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 |
前期 |
1stQ |
1週 |
設計の基礎(1) |
設計者の視点から製造における仕事を整理して,エンジニアの役割について説明することができる.
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2週 |
設計の基礎(2) |
設計者の視点から製造における仕事を整理して,エンジニアの役割について説明することができる.
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3週 |
強度設計の基礎(1) |
強度設計(材料力学,材料強度学,有限要素法)について説明することができる.
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4週 |
強度設計の基礎(2) |
強度設計(材料力学,材料強度学,有限要素法)について説明することができる.
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5週 |
有限要素法の基礎(1) |
有限要素法(剛性マトリックス,弾性体の支配方程式,ひずみエネルギー及び仮想仕事の原理)ついて説明することができる.
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6週 |
有限要素法の基礎(2) |
有限要素法(剛性マトリックス,弾性体の支配方程式,ひずみエネルギー及び仮想仕事の原理)について説明することができる.
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7週 |
有限要素法の基礎(3) |
有限要素法(剛性マトリックス,弾性体の支配方程式,ひずみエネルギー及び仮想仕事の原理)について説明することができる.
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8週 |
有限要素法の基礎(4) |
有限要素法(剛性マトリックス,弾性体の支配方程式,ひずみエネルギー及び仮想仕事の原理)について説明することができる.
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2ndQ |
9週 |
有限要素法の基礎(5) |
有限要素法(剛性マトリックス,弾性体の支配方程式,ひずみエネルギー及び仮想仕事の原理)について説明することができる.
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10週 |
有限要素法とCADシステム |
有限要素法とCADシステムとの関係について説明することができる.
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11週 |
有限要素解析による設計(1) |
有限要素法を用いた数値解析を利用して設計を行うことができる.
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12週 |
有限要素解析による設計(2) |
有限要素法を用いた数値解析を利用して設計を行うことができる.
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13週 |
有限要素解析による設計(3) |
有限要素法を用いた数値解析を利用して設計を行うことができる.
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14週 |
有限要素解析による設計(4) |
有限要素法を用いた数値解析を利用して設計を行うことができる.
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15週 |
まとめ |
課題を設計書にまとめることができる.
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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 |
評価割合
| レポート | 設計演習課題 | 合計 |
総合評価割合 | 50 | 50 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 0 | 0 |
専門的能力 | 50 | 50 | 100 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 |