到達目標
1. 材料の強化機構、材料破壊の分類と破断面形態を理解し、具体的事例を説明できる。B①②
2. 破壊力学の基礎事項を理解し、基本的な応力拡大係数を計算できる。B①②
3. 疲労破壊の基本事項を理解し、疲労寿命の整理方法、疲労き裂の発生機構などを説明できる。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 | 強化機構・破壊分類・破断面形態を理解し、具体的事例を説明できる。 | 強化機構・破壊分類・破断面形態を理解できる。 | 強化機構・破壊分類・破断面形態を理解できない。 |
評価項目2 | 破壊力学の基礎を理解し、基本的な応力拡大係数を計算できる。 | 破壊力学の基礎を理解できる。 | 破壊力学の基礎を理解できない。 |
評価項目3 | 疲労破壊の基本を理解し、疲労寿命への影響因子を説明できる。 | 疲労破壊の基本を理解できる。 | 疲労破壊の基本を理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
専攻科課程教育目標、JABEE学習教育到達目標 SB① 共通基礎知識を用いて、専攻分野における設計・製作・評価・改良など生産に関わる専門工学の基礎を理解できる。
専攻科課程教育目標、JABEE学習教育到達目標 SB② 自主的・継続的な学習を通じて、専門工学の基礎科目に関する問題を解決できる。
教育方法等
概要:
構造物の大型化・使用環境の過酷化・軽量化などにより、「材料選択の重要性」は増大している。機械・金属技術者にとっては、過酷な条件下で長期間の使用に耐えうる「強度とじん性に富んだ材料」の製造開発への期待は高まる一方である。これらの問題に対応するために、応力や変形の問題だけではなく、材料の本質まで踏み込んで、変形特性・破壊特性およびその関連事項の理解を深めるとともに、材料破壊のメカニズムについての基本的な知識を把握する。
授業の進め方・方法:
機械や構造物の部材として重要な金属材料を中心に、まず弾性変形における応力とひずみの関係を理解する。次に、塑性変形、金属材料の強化メカニズム、新材料、破壊様式、破壊力学の基礎、疲労破壊へと進む。各人が十分に取組めるように、テキスト内容・演習問題などを割り振り、学生諸君に回答・解説をしてもらい、ディスカッションを行う。
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。また、授業内容に沿った演習や課題の配付を予定しているので、自発的な準備・取組みとともに、授業の復習を心掛けてほしい。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
ガイダンス、 材料の弾性挙動、二次元・三次元応力状態 |
材料の弾性挙動、一般の応力状態を理解する。
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2週 |
主応力、平面応力と平面ひずみ、材料の塑性挙動、対数ひずみ |
材料の塑性挙動を理解する。
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3週 |
金属の代表的結晶構造、ミラー指数 |
結晶構造を理解し、面と方向をミラー指数で表現する。
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4週 |
演習1(学生解説)
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事前に調査・回答提出して、的確に解説する。
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5週 |
点欠陥、線欠陥、すべり面、シュミットの法則 |
材料の欠陥、すべり面・方向を理解する。
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6週 |
固溶強化、析出強化、結晶粒微細化強化、加工強化、マルテンサイト強化 |
材料の基本的な強化機構を理解する。
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7週 |
演習2(学生解説) |
事前に調査・回答提出して、的確に解説する。
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8週 |
後学期中間試験 |
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4thQ |
9週 |
後学期中間試験の返却・解答・解説
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10週 |
学生割振り解説1:破壊の分類、延性破壊(理論的せん断破壊強度)、ぜい性破壊(理論的へき開破壊強度) |
材料破壊の分類と破断面分類を理解し、説明する。
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11週 |
学生割振り解説2:クリープ破壊、フラクトグラフィー(巨視的、微視的、事例) |
材料破壊の分類と破断面分類を理解し、説明する。
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12週 |
応力集中、き裂先端の応力場、応力拡大係数、破壊じん性 |
破壊力学の基礎事項を理解し、基本的な応力拡大係数を計算する。
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13週 |
演習3(学生解説) 小規模降伏、塑性域寸法 |
き裂先端の塑性域寸法の近似手法と小規模降伏条件を理解する。
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14週 |
疲労破壊、疲労試験法、低サイクル疲労と高サイクル疲労、S-N曲線、塑性ひずみ幅 |
疲労破壊の基本事項を理解し、疲労寿命の整理方法を理解する。
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15週 |
疲労き裂の発生と伝播、切欠き効果、寸法効果、マイナー則、疲労強度設計 |
疲労き裂の発生機構、疲労寿命への影響因子を理解する。
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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 | 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 |