到達目標
複合分野の設計能力を身に着けるために、エネルギー原理を理解し、構造解析式を誘導し、有限要素法のプログラミングができる。
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
有限要素プログラミングできる | 十分な能力がある | 能力がある | やや能力不足である |
| 評価項目2
有限要素法で基本問題が解ける | 十分な能力がある | 能力がある | やや能力不足である |
| 評価項目3
有限要素法を構造解析に適用できる | 十分な能力がある | 能力がある | やや能力不足である |
学科の到達目標項目との関係
到達目標 A 1
説明
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JABEE d-1
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教育方法等
概要:
計算の工学への応用を講義する。具体例としては有限要素法を扱う。弾性力学の基本原理に基づき、有限要素法の定式化を行い、プログラミングを行う。また、有限要素法を用いた構造解析の手法を論じる。対象構造物をトラス、はり、二次元要素とし、有限要素法の定式化を行い、プログラミングと計算の演習を行う。
授業の進め方・方法:
各項目の基本事項を講義しプログラムのアルゴリズムを解説する。また、自学自習により、Excel VBA を用いたプログラミングを完成させる。また、各時間の内容を確実に身につけるために、予習復習が必須である。予習は授業ノートを参考にし、復習は各時間についてのレポートを利用してください。プログラムの作成とデバグでそれぞれ5時間以上の自学自習時間を見込んでいる
注意点:
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 |
オリエンテーション
計算工学概論、有限要素法、Office365 |
計算機環境を整える
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| 2週 |
計算工学の応用例
二次元弾性解析を例にとり、工学への適用性を考える |
有限要素法の概念を理解する
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| 3週 |
有限要素法の原理
仮想仕事の原理を中心に弾性力学を統一的に把握する |
構造力学と有限要素法の関連をつかむ
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| 4週 |
変位関数と形状関数
変位関数と形状関数を理解する。また、アイソパラメトリック要素の概念を捉える |
形状関数を用いて変位が表現できる
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| 5週 |
トラス要素の剛性式
トラス要素の剛性式を誘導する |
構造力学との関連を捉えることができる
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| 6週 |
有限要素プログラミング(1-1)
トラス解析プログラム作成(1) |
変位を出力できる
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| 7週 |
有限要素プログラミング(1-2)
トラス解析プログラム作成(2)
プログラム提出(1) |
作成したプログラムで変位、応力を求めることができる
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| 8週 |
はり要素の剛性式
はり要素の剛性式を誘導する |
構造力学との関連を捉えることができる
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| 2ndQ |
| 9週 |
有限要素プログラミング(2-1)
はり解析プログラム作成(1) |
変位を出力できる
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| 10週 |
有限要素プログラミング(2-2)
はり解析プログラム作成(2)
プログラム提出(2) |
作成したプログラムで変位、応力を求めることができる
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| 11週 |
ＣＳＴ要素の剛性式
三角形定ひずみ要素を誘導する |
ベクトル、行列表記を理解できる
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| 12週 |
有限要素プログラミング(3-1)
三角形定ひずみ要素解析プログラム作成(1) |
三角形要素面積を求めることができる
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| 13週 |
有限要素プログラミング(3-2)
三角形定ひずみ要素解析プログラム作成(2) |
変位を出力できる
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| 14週 |
有限要素プログラミング(3-3)
三角形定ひずみ要素解析プログラム作成(3)
プログラム提出(3) |
作成したプログラムで変位、応力を求めることができる
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| 15週 |
オープンソースを用いた有限要素解析 |
Prepomaxを用いた構造解析と14週撫でに作成したプログラムによる構造解析結果の比較
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| 16週 |
期末試験・ まとめ
エネルギー原理と剛性マトリックス誘導の理解度の確認試験・ 成績・授業評価 |
作成したプログラムで簡単な問題が解ける
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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
| 試験 | レポート | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 25 | 75 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| プログラミング能力 | 15 | 45 | 0 | 0 | 0 | 0 | 60 |
| プログラム基本操作能力 | 10 | 15 | 0 | 0 | 0 | 0 | 25 |
| プログラム応用能力 | 0 | 15 | 0 | 0 | 0 | 0 | 15 |