到達目標
1. 3次元CADによるモデリングと線形応力解析，流体解析、伝熱解析を行うことができる。
2. 常微分方程式に基づく質点のシミュレーションを行うプログラムを作成できる。
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 | 最低限の到達レベル |
| 到達目標1 | 解析精度を考慮して要素分割し，線形応力解析，流体解析及び伝熱解析ができる。 | 複雑な部品の3D-CADのモデリングと線形応力解析，流体解析及び伝熱解析ができる。 | 単純な部品の3D-CADのモデリングと線形応力解析，流体解析及び伝熱解析ができる。 |
| 到達目標2 | ポテンシャルに基づく2次元運動シミュレーションができる。 | 質点の1次元運動シミュレーションができる。 | 数値計算と誤差について説明できる。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
有限要素法などの数値解析は，あらゆる工学分野のための強力なツールとなる。本講義では，3次元CADに連動した解析ソフトを利用して応力解析，伝熱解析，流体解析を行う。後半では数値計算力学の基本を習得し，常微分方程式に基づく物理シミュレーション，セルオートマトンを使ったシミュレーション，乱数を使った確率的シミュレーションについて学ぶ。
授業の進め方・方法:
前半は、3次元CADソフトウェアを用いた解析によりシミュレーションでどのようなことができるかを学ぶ。後半は、数値計算を行うプログラムを作成する。プログラム例はPython 3で提示されるが、各自得意な言語で実装してよい。この科目は学修単位科目のため、事前・事後学習としてレポート提出を課す。
【授業時間31時間＋自学自習時間60時間】
注意点:
3次元CADソフトウェアの操作方法及びプログラミング言語に習熟していることが望ましい。
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 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
モデル作成と質量特性 |
部材をモデリングし，材料を適用し，質量特性などを調べられる。
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| 2週 |
応力解析 |
線形応力解析ができる。
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| 3週 |
伝熱解析 |
部材の温度分布（定常）を計算できる。
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| 4週 |
伝熱解析 |
部材の温度分布（非定常）を計算できる。
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| 5週 |
流体解析 |
外部流れの流体の速度，圧力分布を計算できる。
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| 6週 |
流体解析 |
内部流れの流体の速度，圧力分布を計算できる。
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| 7週 |
中間試験 |
SolidWorksを用いた実技試験
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| 8週 |
数値計算の基本 |
数値計算により平方根計算ができる。
数値計算と誤差について説明できる。
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| 4thQ |
| 9週 |
常微分方程式に基づく物理シミュレーション |
オイラー法により自由落下及び着陸船のシミュレーションコードを作成できる。
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| 10週 |
常微分方程式に基づく物理シミュレーション |
ポテンシャルに基づく２次元運動シミュレーションコードを作成できる。
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| 11週 |
セルオートマトンを使ったシミュレーション |
1次元セルオートマトンを使ったシミュレーションコードを作成できる。
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| 12週 |
セルオートマトンを使ったシミュレーション |
交通流及びライフゲームのシミュレーションコードを作成できる。
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| 13週 |
乱数を使った確率的シミュレーション |
疑似乱数と数値積分について説明できる。
ナップサック問題のシミュレーションコードを作成できる。
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| 14週 |
乱数を使った確率的シミュレーション |
ランダムウォークのシミュレーションコードを作成できる。
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| 15週 |
期末試験 |
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| 16週 |
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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 | 小テスト | ポートフォリオ | 発表・取り組み姿勢 | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 10 | 0 | 90 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 10 | 0 | 90 | 0 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |