概要:
金属材料はものづくりにおいて絶対と言っていいほど必要となる材料である．
金属材料は弾塑性挙動を示すため，弾塑性挙動を理解することはものづくりにおける理論的な裏付けとして大変重要な事項である．
本講義では設計者の立場からものづくりにおいて必要となる金属の弾塑性挙動について述べ，応力あるいはひずみの力学的現象について数学的に解説する．
授業の進め方・方法:
教科書に沿って授業を進める．
材料力学および関連する数学について復習するところから始め，弾性学の基礎から講義する．
材料力学の知識を有している事が望ましいが，無い場合でも努力次第では弾塑性力学の基礎を習得可能である．
本科目は学修単位であるため，，次のような自学自習を60時間以上行なうこと．
(1) 授業内容を理解するため，予め用意した教科書で予習する．
(2) 授業内容の理解を深めるため，復習を行なう．
(3) 適宜，課題を与えるので，レポートを作成する．
(4) 定期試験の準備を行なう．
注意点:
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
授業ガイダンス |
「材料力学」および「弾塑性力学」の概要について理解し，説明できる．
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| 2週 |
材料力学の復習1 |
「材料力学」の基本的事項(引張・圧縮，せん断，静定問題，不静定問題)について理解し，説明できる．
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| 3週 |
材料力学の復習2 |
「材料力学」の基本的事項(曲げ，ねじり)について理解し，説明できる．
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| 4週 |
弾性力学の基礎1 |
「弾性力学の基礎」(応力テンソル，変位-ひずみ関係式)について理解し，説明できる．
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| 5週 |
弾性力学の基礎2 |
「弾性力学の基礎」(応力の平衡方程式変，構成関係式)について理解し，説明できる．
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| 6週 |
弾性力学の基礎3 |
「弾性力学の基礎」(ひずみの適合条件式，境界条件式，その他)について理解し，説明できる．
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| 7週 |
弾性力学の基礎4 |
「エアリーの応力関数」について理解し、説明できる．
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| 8週 |
弾性力学の基礎5 |
「仮想仕事の原理と最小ポテンシャルエネルギー原理」を理解し説明できる。
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| 4thQ |
| 9週 |
弾性力学演習 |
第８週までの例題演習を理解する．
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| 10週 |
材料の弾塑性挙動 |
「材料の弾塑性挙動」について理解し，説明できる．
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| 11週 |
塑性力学の基礎1 |
「塑性力学の基礎」について理解できる．
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| 12週 |
塑性力学の基礎2 |
「塑性力学の基礎」について理解し，説明できる．
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| 13週 |
塑性力学の基礎3 |
「繊維強化複合材料、3本棒トラスの弾塑性挙動」について理解し，説明できる．
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| 14週 |
弾塑性力学基礎4 |
「はりの曲げの弾塑性挙動」について理解し，説明できる．
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| 15週 |
弾塑性力学演習 |
第14週までの例題演習を理解する．
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| 16週 |
期末試験 |
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| 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 | 力は、大きさ、向き、作用する点によって表されることを理解し、適用できる。 | 4 | |
| 一点に作用する力の合成と分解を図で表現でき、合力と分力を計算できる。 | 4 | |
| 一点に作用する力のつりあい条件を説明できる。 | 4 | |
| 力のモーメントの意味を理解し、計算できる。 | 4 | |
| 偶力の意味を理解し、偶力のモーメントを計算できる。 | 4 | |
| 着力点が異なる力のつりあい条件を説明できる。 | 4 | |
| 重心の意味を理解し、平板および立体の重心位置を計算できる。 | 4 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 部材が曲げやねじりを受ける場合のひずみエネルギーを計算できる。 | 4 | |
| カスティリアノの定理を理解し、不静定はりの問題などに適用できる。 | 4 | |