1. 応力とひずみを理解し、応力ーひずみ線図を説明できる。
2. 引張・圧縮負荷を受けた部材の応力とひずみを計算できる。
3. 各種の荷重が作用するはりのせん断力図と曲げモーメントを作成できる。
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。
概要:
機械・構造物に外荷重が作用する場合、それらの部材又は全体が荷重に耐え得るか否かは、部材に生ずる力(応力)や変形(ひずみ)で決まる。本教科では応力とひずみの概念を理解し、荷重とこれらの関係を解析する手法並びに解析結果を機械設計に作用する考え方を身につけることを目標とする。この科目は企業で火力発電用ボイラの設計基準の研究を担当していた教員が，その経験を活かし、応力・ひずみ計算の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:
前期中間，前期期末，後期中間，後期期末の各定期試験の間に小テストを実施する。【授業時間62時間】
注意点:
講義内容を理解し、機械設計に応用できるようになるには、正しく解析できる「技術」を習得する必要があり、宿題等を通じて、講義後の自主的演習を欠かさず実施してほしい。尚、大きな数値と小さな数値の混在する計算及び単位の換算など間違えないことも大切である。総合評価に関する後期の割合を前期の２倍とする．
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
材料力学の概要および到達目標説明 |
力学の中での材料力学の位置づけが説明できる。
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| 2週 |
力と応力 |
荷重の種類およびにる材料変形を説明でき。
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| 3週 |
引張り圧縮とせん断 |
引張り応力とせん断応力を計算できる。
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| 4週 |
引張りひずみとせん断ひずみ |
引張りひずみとせん断ひずみを計算できる。
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| 5週 |
小テスト |
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| 6週 |
応力ひずみ線図 |
応力ひずみ線図を説明できる。
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| 7週 |
許容応力と安全率 |
許容応力と安全率を説明できる。
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| 8週 |
中間テスト |
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| 2ndQ |
| 9週 |
自重による引張り応力 |
自重による引張り応力の計算ができる。
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| 10週 |
断面積が一様でない部材の応力，伸びの計算 |
テーパー棒に引張り荷重が作用した場合の伸び計算
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| 11週 |
断面積が一様でない部材の応力，伸びの計算 |
テーパー棒に引張り荷重が作用した場合の伸び計算
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| 12週 |
小テスト |
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| 13週 |
不静定問題の説明，熱応力の計算 |
静定問題と不静定問題の違いを説明できる。熱応力の計算ができる
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| 14週 |
組み合わせ棒の計算 |
組み合わせ棒の応力計算ができる
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| 15週 |
組み合わせ棒の計算 |
組み合わせ棒の伸び計算ができる。
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| 16週 |
期末試験 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
はりの種類。せん断力と曲げモーメントの符号 |
はりの支持及び荷重の種類を説明できる。せん断力と曲げモーメントの符号を説明できる。
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| 2週 |
両端支持はりに集中荷重が作用する場合のせん断力図と曲げモーメント図 |
両端支持はりに集中荷重が作用する場合のせん断力図と曲げモーメント図を描くことができる。
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| 3週 |
片持はりに集中荷重及び分布荷重が作用する場合のせん断力図と曲げモーメント図 |
片持はりに集中荷重及び分布荷重が作用する場合のせん断力図と曲げモーメント図を描くことができる。
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| 4週 |
両端支持はりに分布荷重が作用する場合のせん断力図と曲げモーメント図 |
両端支持はりに分布荷重が作用する場合のせん断力図と曲げモーメント図を描くことができる。
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| 5週 |
小テスト |
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| 6週 |
片持はりに集中荷重と分布荷重が同時に作用する場合 |
片持はりに集中荷重と分布荷重が同時に作用する場合のせん断力図と曲げモーメント図を描くことができる。
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| 7週 |
両端支持はりに集中荷重と分布荷重が同時に作用する場合 |
両端支持はりに集中荷重と分布荷重が同時に作用する場合のせん断力図と曲げモーメント図を描くことができる。
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
曲げモーメントと曲げ応力の関係 |
曲げモーメントと曲げ応力の関係を説明できる。
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| 10週 |
図心の求め方 |
図心を計算できる。
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| 11週 |
断面二次モーメントの求め方。 |
断面二次モーメントを計算できる。
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| 12週 |
断面二次モーメントの加法定理と平行軸の定理 |
加法定理と平行軸の定理を使って断面二次モーメントを計算できる。
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| 13週 |
小テスト |
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| 14週 |
はりに作用する曲げ応力の計算 |
はりに作用する曲げ応力の計算ができる。
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| 15週 |
平等強さのはり |
平等強さのはりを説明できる。
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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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 一点に作用する力のつりあい条件を説明できる。 | 3 | |
| 力のモーメントの意味を理解し、計算できる。 | 3 | |
| 偶力の意味を理解し、偶力のモーメントを計算できる。 | 3 | |
| 着力点が異なる力のつりあい条件を説明できる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 運動の第三法則(作用反作用の法則)を説明できる。 | 3 | |
| 仕事の意味を理解し、計算できる。 | 3 | |
| てこ、滑車、斜面などを用いる場合の仕事を説明できる。 | 3 | |
| 荷重が作用した時の材料の変形を説明できる。 | 4 | 前2 |
| 応力とひずみを説明できる。 | 4 | 前3,前4 |
| フックの法則を理解し、弾性係数を説明できる。 | 4 | 前6 |
| 許容応力と安全率を説明できる。 | 4 | 前7 |
| 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 | 前13,前14,前15 |
| 線膨張係数の意味を理解し、熱応力を計算できる。 | 4 | 前13,前14,前15 |
| 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 | 前15 |
| 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 | 後1 |
| 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 | 後2 |
| 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 | 後2,後3,後4,後7 |
| 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 | 後14,後15 |
| 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 | 後10,後11,後12 |