概要:
「機械力学Ⅱ」の講義で学んだ内容に関する演習に取り組み,講義内容の理解を深めて定着を図る。また,それを応用して問題を解く能力を修得する。
授業の進め方・方法:
機械力学Ⅱでは振動系のモデリングから解析方法までを学び、機械力学演習において多くの演習課題に取り組む。演習では、大学院入学試験、技術士試験に出題されている内容を解く。
注意点:
試験の成績(機械力学Ⅱ)を70%,平素の学習状況等(課題・小テスト・レポート等を含む)を30%の割合で総合的に評価する。学期毎の評価は中間と期末の各期間の評価の平均,学年の評価は前学期と後学期の評価の平均とする。なお,通年科目における後学期中間の評価は前学期中間,前学期末,後学期中間の各期間の評価の平均とする。技術者が身につけるべき専門基礎として,到達目標に対する達成度を試験等において評価する。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
1. 演習(1)[1-2]:ニュートンの運動法則,調和振動に関する演習 |
ニュートンの運動方程式を理解し、簡単な運動のモデリングができる。
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2週 |
1. 演習(1)[1-2]:ニュートンの運動法則,調和振動に関する演習 |
ニュートンの運動方程式を理解し、簡単な運動のモデリングができる。
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3週 |
2. 演習(2)[3-5]:種々の1自由度非減衰自由振動系に関する演習 |
フリーボディダイヤグラムを図示し、振動方程式が立式できる。
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4週 |
2. 演習(2)[3-5]:種々の1自由度非減衰自由振動系に関する演習 |
ねじり振動系および減速機を含んだ振動系において、振動方程式が立式できる。
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5週 |
2. 演習(2)[3-5]:種々の1自由度非減衰自由振動系に関する演習 |
レーリー法を理解し、振動系の固有振動数が計算できる。
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6週 |
3. 演習(3)[6-8]:1自由度減衰自由振動に関する演習 |
振動方程式の標準形を理解し、各パラメータの意味を説明できる。
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7週 |
3. 演習(3)[6-8]:1自由度減衰自由振動に関する演習 |
減衰自由振動の振動解について、複素平面上で解の挙動が理解できる。
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8週 |
3. 演習(3)[6-8]:1自由度減衰自由振動に関する演習 |
減衰自由振動の振動解について、複素平面上で解の挙動が理解できる。
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2ndQ |
9週 |
4. 演習(4)[9-11]:調和振動外力と調和振動変位による1自由度強制振動に関する演習 |
過渡振動と定常振動の違いについて理解し、図示できる。
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10週 |
4. 演習(4)[9-11]:調和振動外力と調和振動変位による1自由度強制振動に関する演習 |
定常解を求め、共振現象について説明できる。
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11週 |
4. 演習(4)[9-11]:調和振動外力と調和振動変位による1自由度強制振動に関する演習 |
定常解を求め、共振現象について説明できる。
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12週 |
5. 演習(5)[12-15]:単位ステップ加振,単位インパルス加振,正弦波加振による1自由度過渡振動に関する演習 |
種々の入力を関数で表し、過渡応答について説明できる。
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13週 |
5. 演習(5)[12-15]:単位ステップ加振,単位インパルス加振,正弦波加振による1自由度過渡振動に関する演習 |
ラプラス変換を用いて、過渡応答の一般解を求めることができる。
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14週 |
5. 演習(5)[12-15]:単位ステップ加振,単位インパルス加振,正弦波加振による1自由度過渡振動に関する演習 |
ラプラス変換を用いて、過渡応答の一般解を求めることができる。
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15週 |
5. 演習(5)[12-15]:単位ステップ加振,単位インパルス加振,正弦波加振による1自由度過渡振動に関する演習 |
畳み込み積分を理解し、デュアメル積分により解を求める方法が説明できる。
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16週 |
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後期 |
3rdQ |
1週 |
6. 演習(6)[16-18]: 種々の2自由度自由振動系に関する演習 |
振動方程式のマトリックス表示ができる。固有振動モードが計算できる。
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2週 |
6. 演習(6)[16-18]: 種々の2自由度自由振動系に関する演習 |
振動方程式のマトリックス表示ができる。固有振動モードが計算できる。
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3週 |
6. 演習(6)[16-18]: 種々の2自由度自由振動系に関する演習 |
歯車を有する軸のねじり振動系について振動モードが計算できる。
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4週 |
7. 演習(7)[19-21]:変位および不釣り合いによる2自由度強制振動系に関する演習 |
動吸振器の原理について説明できる。
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5週 |
7. 演習(7)[19-21]:変位および不釣り合いによる2自由度強制振動系に関する演習 |
動吸振器の原理について説明できる。
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6週 |
7. 演習(7)[19-21]:変位および不釣り合いによる2自由度強制振動系に関する演習 |
変位および不釣り合いによる強制振動について説明できる。
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7週 |
8. 演習(8)[22-24]:3自由度以上の多自由度振動系に関する演習 |
ニュートンの運動方程式により振動方程式を立式し、固有振動モードを計算できる。
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8週 |
8. 演習(8)[22-24]:3自由度以上の多自由度振動系に関する演習 |
仮想仕事の原理を理解し、ラグランジュの運動方程式によりモデリングができる。
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4thQ |
9週 |
8. 演習(8)[22-24]:3自由度以上の多自由度振動系に関する演習 |
仮想仕事の原理を理解し、ラグランジュの運動方程式によりモデリングができる。
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10週 |
9. 演習(9)[25-27]:弦の振動,棒の縦振動に関する演習 |
弦の横振動について、波動方程式を立式し、n次の固有振動数を求めることができる。
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11週 |
9. 演習(9)[25-27]:弦の振動,棒の縦振動に関する演習 |
棒の縦振動について、波動方程式を立式し、n次の固有振動数を求めることができる。
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12週 |
9. 演習(9)[25-27]:弦の振動,棒の縦振動に関する演習 |
棒のねじり振動について、波動方程式を立式し、n次の固有振動数を求めることができる。
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13週 |
10. 演習(10)[28-30]:はりの曲げ振動に関する演習
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はりの曲げ振動に関する運動方程式を立式できる。
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14週 |
10. 演習(10)[28-30]:はりの曲げ振動に関する演習
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はりの曲げ振動に関する運動方程式を立式できる。
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15週 |
10. 演習(10)[28-30]:はりの曲げ振動に関する演習
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はりの曲げ振動に関する運動方程式を立式できる。
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16週 |
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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 | 前1 |
力のモーメントの意味を理解し、計算できる。 | 3 | 前2 |
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 | 前2 |
運動の第一法則(慣性の法則)を説明できる。 | 3 | 前1,前2 |
運動の第二法則を説明でき、力、質量および加速度の関係を運動方程式で表すことができる。 | 3 | 前1,前2 |
運動の第三法則(作用反作用の法則)を説明できる。 | 3 | 前1,前2 |
周速度、角速度、回転速度の意味を理解し、計算できる。 | 3 | |
向心加速度、向心力、遠心力の意味を理解し、計算できる。 | 3 | |
位置エネルギーと運動エネルギーを計算できる。 | 3 | 前5 |
剛体の回転運動を運動方程式で表すことができる。 | 3 | 前3,前4 |
平板および立体の慣性モーメントを計算できる。 | 3 | 前3,前4 |
フックの法則を理解し、弾性係数を説明できる。 | 3 | 後10 |
ねじりを受ける丸棒のせん断ひずみとせん断応力を計算できる。 | 3 | 後11,後12 |
丸棒および中空丸棒について、断面二次極モーメントと極断面係数を計算できる。 | 3 | 後11,後12 |
軸のねじり剛性の意味を理解し、軸のねじれ角を計算できる。 | 3 | 後11,後12 |
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。 | 3 | 後13,後14,後15 |
振動の種類および調和振動を説明できる。 | 3 | 前1,前2 |
不減衰系の自由振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。 | 3 | 前3,前6,前7 |
減衰系の自由振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。 | 3 | 前7,前8 |
調和外力による減衰系の強制振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。 | 3 | 前9,前10,前11 |
調和変位による減衰系の強制振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。 | 3 | 前9,前10,前11 |