到達目標
１．マトリックス構造解析により、ばねモデルの変位や力などを算定できる。
２．マトリックス構造解析により、静定トラスの変位や力などを算定できる。
３．応力法と変位法による不静定構造物の解法を説明できる。
ルーブリック
| 理想的な到達レベル | 標準的な到達レベル | 未到達レベル |
| 到達目標1 | マトリックス構造解析により、ばねモデルの変位や力などを確実に算定できる。 | マトリックス構造解析により、ばねモデルの変位や力などをほぼ算定できる。 | マトリックス構造解析によるばねモデルの変位や力などの算定法の概要がわかる。 |
| 到達目標2 | マトリックス構造解析により、静定トラスの変位や力などを確実に算定できる。 | マトリックス構造解析により、静定トラスの変位や力などをほぼ算定できる。 | マトリックス構造解析による静定トラスの変位や力などの算定法の概要がわかる。 |
| 到達目標3 | 応力法と変位法による不静定構造物の解法をそれぞれ説明できる。 | 変位法による静定構造物の解法を説明できる。 | 変位法による静定構造物の解法の概要がわかる。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
本講義では、マトリックス構造解析の初歩について理解を深めることを目的とする。構造物の変形を考える構造解析法には様々な種類があり、マトリックス構造解析は未知量として変位を用いる変位法の一つとして知られている。まず、マトリックス代数の基礎を復習しながら、簡単なばねモデルにより、マトリックスを用いた構造解析の基礎を解説する。最終的には、マトリックスを用いて手計算でトラスの問題が解けるようになり、応力法と変位法による不静定構造物の解法を理解することを目標とする。
授業の進め方・方法:
授業では例題をできるだけ多く解説し、その復習となる演習問題を宿題として出題する予定である。
【授業時間３０時間＋自学自習時間６０時間】
注意点:
本講義では、構造解析法の一つであるマトリックス構造解析の基礎を解説する。数学の三角比や行列計算、建設構造力学２で解説したトラスや建設構造力学３で解説したエネルギー法について復習しておくと、より理解が深まる。特に数学の基礎である三角比の計算のところで計算を間違える人が多いので、計算をする際には十分に注意してほしい。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
マトリックス構造解析の概要 |
マトリックス構造解析の概要を理解できる。
|
| 2週 |
マトリックス代数の基礎 |
ベクトルやマトリックスの計算法が理解できる。
|
| 3週 |
マトリックス代数の基礎 |
座標変換マトリックスや逆マトリックスについて理解できる。
|
| 4週 |
ばねモデルのマトリックス構造解析 |
１次元のばねモデルの剛性マトリックスを作成できる。
|
| 5週 |
ばねモデルのマトリックス構造解析 |
１次元のばねモデルの剛性方程式を解き、未知の変位や力を算定できる。
|
| 6週 |
ばねモデルのマトリックス構造解析 |
２次元のばねモデルの剛性マトリックスを作成できる。
|
| 7週 |
ばねモデルのマトリックス構造解析 |
２次元のばねモデルの剛性マトリックスを作成できる。
|
| 8週 |
中間試験 |
|
| 4thQ |
| 9週 |
トラスのマトリックス構造解析 |
トラスの剛性マトリックスを作成できる。
|
| 10週 |
トラスのマトリックス構造解析 |
静定トラスの剛性方程式を解き、未知の変位や力を算定できる。
|
| 11週 |
トラスのマトリックス構造解析 |
静定トラスの剛性方程式を解き、未知の変位や力を算定できる。
|
| 12週 |
トラスのマトリックス構造解析 |
静定トラスにおける部材の応力やひずみを算定できる。
|
| 13週 |
トラスのマトリックス構造解析 |
不静定トラスの剛性方程式を解き、未知の変位や力を算定できる。
|
| 14週 |
トラスのマトリックス構造解析 |
不静定トラスの剛性方程式を解き、未知の変位や力を算定できる。
|
| 15週 |
不静定構造物の解法の総括 |
応力法と変位法による不静定構造物の解法を説明できる。
|
| 16週 |
期末試験 |
|
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 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 建設系分野 | 構造 | 仮想仕事の原理を用いた静定の解法を説明できる。 | 4 | |
| 応力法と変位法による不静定構造物の解法を説明できる。 | 4 | 後15 |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 0 | 0 | 0 | 30 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 35 | 0 | 0 | 0 | 15 | 0 | 50 |
| 専門的能力 | 35 | 0 | 0 | 0 | 15 | 0 | 50 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |