到達目標
1. 応力とひずみの定義、フックの法則を理解し、静定と不静定の引張・圧縮問題の応力と変形を求めることができる。 A①②、B①②
2. 断面形状の性質 (図心、I、Ip、Z、Zp) を理解し、曲げ・ねじりでの応力と変形を求めることができる。 A①②、B①②
3. 一軸・二軸応力状態を理解し、斜面上の応力を求め、モールの応力円を描くことができる。 A①②、B①②
4. 引張・圧縮による弾性ひずみエネルギーを理解し、これらを利用した棒の変形を求めることができる。 A①②、B①②
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 | 未到達レベルの目安 |
| 評価項目1 | 引張・圧縮が作用する静定・不静定問題の応力と変形を求めることができる。 | 引張・圧縮が作用する静定問題の応力と変形を求めることができる。 | 引張・圧縮が作用する問題の応力と変形を求めることができない。 |
| 評価項目2 | 曲げ・ねじり問題での応力と変形を理解し、正確に求めることができる。 | 曲げ・ねじり問題での応力と変形を理解できる。 | 曲げ・ねじり問題での応力と変形を理解できない。 |
| 評価項目3 | 傾斜面の応力を理解し、モールの応力円を正確に描画できる。 | 傾斜面の応力を理解し、表現できる。 | 傾斜面の応力を理解できない。 |
| 評価項目4 | 弾性ひずみエネルギーを理解し、定理を利用して変形を求めることができる。 | 弾性ひずみエネルギーを理解し、表現できる。 | 弾性ひずみエネルギーを理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
工学系学生にとって分野を問わず重要となる、物体に力が作用した際の「つりあい」・「変形」など、静力学問題について理解する。特に、力のつりあい・力モーメントのつりあい、機械・構造物を構成する要素 (部材) に作用する応力や変形などについて、壊れないように設計するための材料力学的手法を学習する。
授業の進め方・方法:
物理の基本である静力学の理解を深めつつ、外力に対する部材内部抵抗の程度 (応力) と部材変形量 (ひずみ) の概念について、引張・圧縮・せん断・曲げ・ねじりの力を個別に取上げて学習する。また、組合せ応力・ひずみエネルギーについて、事例を挙げながら紹介する。各人が十分に理解できるように、関連する問題 (章末問題・補足問題) は適宜割振り、学生自身に回答・解説してもらう。
注意点:
受身の受講では理解が深まらないことを自覚しておいてほしい。抜打ち演習・中間試験・定期試験を実施するので、自発的な準備・取組みとともに、授業の復習を怠らないよう心掛けてほしい。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
ガイダンス、材料力学の概念と目的、
応力とひずみ、フックの法則 |
材料力学の概念、応力・ひずみの定義、フックの法則を理解する。
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| 2週 |
応力ーひずみ線図、安全率、許容応力 |
安全率、許容応力を理解する。
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| 3週 |
引張と圧縮１：静定問題（直列組合せ棒、トラス） |
引張・圧縮が作用する静定問題を解ける。
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| 4週 |
引張と圧縮２：不静定問題（並列組合せ棒、トラス） |
引張・圧縮が作用する不静定問題を解ける。
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| 5週 |
曲げ１：はりと荷重の種類、支持方法、せん断力、曲げモーメント |
はりに作用するせん断力と曲げモーメントを理解し、式表現ができる。
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| 6週 |
曲げ２：はりのSFDとBMD、断面二次モーメント、断面係数 |
SFDとBMDを表現できる。
代表的な断面の断面係数を導出できる。
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| 7週 |
曲げ３：曲げ応力、SFDとBMDの復習 |
はりに生じる応力を理解し、曲げ応力を計算できる。
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| 8週 |
前学期中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
前学期中間試験の返却・解答・解説
曲げ４：たわみの基礎式、はりの変形 |
はりの変形、たわみ角、たわみを理解する。
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| 10週 |
曲げ５：片持ちはり・両端支持はりの変形 |
たわみの基礎式を利用して、たわみ角・たわみを計算できる。
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| 11週 |
ねじり１：ねじれ角、せん断ひずみ、せん断応力 |
ねじりの応力と変形を理解する。
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| 12週 |
ねじり２：断面二次極モーメント、極断面係数、ねじりによる応力と変形 |
代表的な断面の極断面係数を導出し、応力とねじれ角を計算できる。
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| 13週 |
組合せ１：一軸・二軸応力による傾斜面の応力 |
傾斜面の垂直応力・せん断応力を理解する。
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| 14週 |
組合せ２：モールの応力円、主応力、主せん断応力 |
一軸・二軸応力状態でのモールの応力円を描き、主応力などを求めることができる。
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| 15週 |
引張・圧縮によるひずみエネルギー、
カスティリアノの定理
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ひずみエネルギーを理解し、カスティリアノの定理を利用して変形を計算できる。
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| 16週 |
定期試験 |
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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 | 演習・課題・問題解説 | 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 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 70 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |