Outline:
構造物に生じる力と変形を理解し、構造物を安全かつ経済的にデザインするための力学基礎を学ぶ。構造力学は、第2学年から第4学年に進むにつれてより高度で複雑な問題に取り組むことになる。本授業の前半では、構造部材の断面形状に応じた断面諸量(断面1次モーメント、断面2次モーメント)および部材内部に生じるの応力とひずみ(主応力含む)の計算法を学習する。授業の後半では、
構造物に作用する外力の種類やつり合い計算、反力を学習し、構造力学で最も基本的な静定ばり(単純ばり、片持ちばり、張り出しばり、ゲルバーばり)の断面力図を描くことを目標とする。授業の後半では、はりおよびトラス構造の影響線を描き、影響線を用いて複数の外力が作用する構造部材の反力や断面力、部材力を計算する。さらに、簡単な静定ばりについて微分方程式と弾性荷重法によるたわみやたわみ角の計算を学習し、余力法による1~2次不静定ばりの反力計算と断面力図を描く。
Style:
1回の授業は、講義・演習(学習シートまたはレポートに記載)またはその両方から構成し、部分的に解説を織り交ぜる。時間内に終わらなかった問題は家庭学習とし、次回の授業までに解いてくること。構造力学は、1か所つまづくとそれ以降の内容についていけなくなるため、分からなかった項目については教科書や学習シート等を用いた自学自習による復習を必ず行い、教員に質問すること。
Notice:
レポートには、全員必ず提出するもの「必須レポート」の他に、自学自習を促進する目的で「任意レポート」(定期試験で自覚した苦手な単元の振り返りなど)がある。任意レポートの提出は自由であるため未提出による成績評価上の不利益は一切無いが、自身の弱点を克服するために自己学習した証として提出することにより、最終成績に若干(5%以下)考慮する場合がある。
成績評価:試験成績80%(中間試験40%、期末試験40%)、必須レポート20%(確認小テスト含む)を原則とする
合格基準:60点以上を合格とする。
再試験:実施する。
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Theme |
Goals |
1st Semester |
1st Quarter |
1st |
ガイダンスと2年生で学んだことの振り返り |
3年生で学ぶ構造力学の内容を理解できる。 2年生で学んだ内容と苦手だった単元の確認ができる。
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2nd |
習熟度確認小テスト |
2年生で学んだ以下の内容を確認するための小テストを実施する。 (単位換算/はりの断面力図/間接荷重/静定ラーメン/静定トラスの部材力/応力・ひずみの基礎)
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3rd |
習熟度確認小テストの解答・解説と振り返り 断面形状の幾何学的性質(1) |
2年生で学んだ内容および自身が苦手な単元の振り返りと復習ができる。 断面1次モーメントを理解し、任意の平面図形(断面形状)の図心位置を正しく計算できる。
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4th |
断面形状の幾何学的性質(2) |
断面2次モーメントを理解し、与えられた平面図形(断面形状)における任意の軸まわりの断面2次モーメントを正しく計算できる。
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5th |
断面形状の幾何学的性質(3) |
断面2次モーメントを理解し、与えられた平面図形(断面形状)における任意の軸まわりの断面2次モーメントを正しく計算できる。
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6th |
はりに生じる曲げ応力とせん断応力(1) |
はりに生じる曲げ応力とせん断応力を理解し、断面に作用する応力分布を正しく描くことができる。
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7th |
はりに生じる曲げ応力とせん断応力(2) |
はりに生じる曲げ応力とせん断応力を理解し、断面に作用する応力分布を正しく描くことができる。
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8th |
前期中間試験 |
1~7週で学んだ内容を確認するための筆記試験を実施する。
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2nd Quarter |
9th |
答案返却と解説 【任意レポート】答案直しと苦手な単元の振り返り |
前期中間試験の内容を理解できる。
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10th |
主応力と主せん断応力(1) |
平面応力状態および主応力を理解し、はり内部の自由物体のつり合い条件から主応力および主せん断応力の基礎式を誘導できる。
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11th |
主応力と主せん断応力(2) |
任意の垂直応力(軸応力・曲げ応力)およびせん断応力が作用した状態における主応力と主せん断応力を計算できる。
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12th |
主応力と主せん断応力(3) |
任意の垂直応力(軸応力・曲げ応力)およびせん断応力が作用した状態における主応力と主せん断応力を計算できる。
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13th |
モールの応力円による平面応力状態の図解法 |
平面応力状態におけるモールの応力円を正しく描き、実際の応力状態と応力円の幾何学的特徴の対応関係を理解できる。
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14th |
【演習】応力・ひずみに関する様々な問題 |
これまでに学んだ応力・ひずみに関する知識を応用し、様々な問題にチャレンジできる。
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15th |
前期末試験 |
9~14週で学んだ内容を確認するための筆記試験を実施する。
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16th |
答案返却と解説 【任意レポート】答案直しと苦手な単元の振り返り |
前期末試験の内容を理解できる。
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2nd Semester |
3rd Quarter |
1st |
静定ばりの影響線(1)(単純ばり) |
単位荷重と影響線の意味を理解し、単純ばりにおける反力および断面力の影響線を正しく描くことができる。影響線を用いて反力や断面力を計算できる。
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2nd |
静定ばりの影響線(2)(片持ちばり、張り出しばり) |
片持ちばり、張り出しばりにおける反力および断面力の影響線を正しく描くことができる。影響線を用いて反力や断面力を計算できる。
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3rd |
静定ばりの影響線(3)(ゲルバーばり) |
ゲルバーばりにおける反力および断面力の影響線を正しく描くことができる。影響線を用いて反力や断面力を計算できる。
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4th |
間接荷重ばりの影響線 |
間接荷重ばりにおける断面力の影響線を正しく描くことができる。影響線を用いて反力や断面力を計算できる。
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5th |
トラス部材の影響線(1) |
静定ばりの反力の影響線およびつり合い条件を活用し、任意のトラス部材における部材力(軸力)の影響線を正しく描くことができる。影響線を用いてトラスの部材力を計算できる。
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6th |
トラス部材の影響線(2) |
静定ばりの反力の影響線およびつり合い条件を活用し、任意のトラス部材における部材力(軸力)の影響線を正しく描くことができる。影響線を用いてトラスの部材力を計算できる。
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7th |
【演習】影響線に関する様々な問題 |
これまでに学んだ影響線に関する知識を応用し、様々な問題にチャレンジできる。
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8th |
後期中間試験 【任意レポート】答案直しと苦手な単元の振り返り |
1~7週で学んだ内容を確認するための筆記試験を実施する。
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4th Quarter |
9th |
はりのたわみとたわみ角(1)~たわみの微分方程式~ |
はりのたわみとたわみ角について理解できる。 たわみ曲線の微分方程式を解いて、簡単な静定ばりのたわみやたわみ角を計算できる。
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10th |
はりのたわみとたわみ角(2)~たわみの微分方程式~ |
たわみ曲線の微分方程式を解いて、様々な静定ばりのたわみやたわみ角を計算できる。
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11th |
はりのたわみとたわみ角(3)~弾性荷重法~ |
モールの定理および共役ばりについて理解し、簡単な静定ばりのたわみやたわみ角を計算できる。
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12th |
はりのたわみとたわみ角(4)~弾性荷重法~ |
弾性荷重法を用いて、様々な静定ばりのたわみやたわみ角を計算できる。
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13th |
簡単な不静定ばり(1)~余力法~ |
静定基本形および重ね合わせの原理について理解し、はりの変形状態、境界条件、適合条件を考えて簡単な不静定ばりの反力を計算できる。
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14th |
簡単な不静定ばり(2)~余力法~ |
簡単な不静定ばりの断面力図を正しく描くことができる。
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15th |
後期期末試験 |
9~14週で学んだ内容を確認するための筆記試験を実施する。
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16th |
答案返却と解説 【任意レポート】答案直しと苦手な単元の振り返り |
後期末試験の内容を理解できる。
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