構造工学3

科目基礎情報

学校 阿南工業高等専門学校 開講年度 令和05年度 (2023年度)
授業科目 構造工学3
科目番号 1815C03 科目区分 専門 / 必修
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 建設コース 対象学年 5
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 崎元達郎:構造力学 [第2版・新装版] 下 -不静定編-(森北出版)
担当教員 森山 卓郎

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

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

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ひずみや応力、軸力などを算定できる。
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後12
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70000300100
基礎的能力3500015050
専門的能力3500015050
分野横断的能力0000000