材料力学Ⅱ※

科目基礎情報

学校 北九州工業高等専門学校 開講年度 平成31年度 (2019年度)
授業科目 材料力学Ⅱ※
科目番号 0038 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 生産デザイン工学科(機械創造システムコース) 対象学年 4
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 「基礎から学ぶ材料力学」、台丸谷 政志, 小林 秀敏著、森北出版
担当教員 種 健

目的・到達目標

1. 曲げ応力と変形の求め方を理解し、静定はり問題に適用できる。 A①、B①②
2. 不静定はり問題の解法 (積分法・重ね合わせ法) を理解できる。 B②
3. 弾性ひずみエネルギーを理解し、棒材の引張・圧縮、ねじり、曲げの静定・不静定問題に適用できる。 A①、B①②
4. 平面応力を理解し、組合せ応力問題に適用できる。 B②

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曲げの応力と変形の求め方を正確に理解し、静定はり問題に適用できる。曲げの応力と変形の求め方を正確に理解できる。曲げの応力と変形の求め方を理解できない。
評価項目2不静定はり問題の解法 (積分法・重ね合わせ法) を理解し、適用できる。不静定はり問題の解法 (積分法・重ね合わせ法) を理解できる。不静定はり問題の解法 (積分法・重ね合わせ法) を理解できない。
評価項目3弾性ひずみエネルギーを正確に理解し、静定・不静定問題に適用できる。弾性ひずみエネルギーを正確に理解し、静定問題に適用できる。弾性ひずみエネルギーを理解できない。
評価項目4平面応力状態を正確に理解し、組合せ応力問題に適用できる。平面応力状態を正確に理解できる。平面応力状態を理解できない。

学科の到達目標項目との関係

準学士課程の教育目標 A① 説明 閉じる
準学士課程の教育目標 B① 説明 閉じる
準学士課程の教育目標 B② 説明 閉じる
専攻科課程教育目標、JABEE学習教育到達目標 SA① 説明 閉じる
専攻科課程教育目標、JABEE学習教育到達目標 SB① 説明 閉じる
専攻科課程教育目標、JABEE学習教育到達目標 SB② 説明 閉じる

教育方法等

概要:
 3 年次から引続き学ぶ「材料力学 II」は機械工学系学生にとっては必須で、かつ重要な基礎科目の一つである。3 年次に学習した部材に作用する外力・内力 (応力) と変形 (ひずみ) の関係を応用し、少し複雑で実際的な問題を対象に、機械や構造物が壊れないように設計するための材料力学的手法の考え方・取扱い方を理解することを目的とする。
授業の進め方と授業内容・方法:
静定はりと不静定はりの曲げ・ひずみエネルギー・組合せ応力を中心に、部材に作用する「応力」や部材の「変形」を理論面から少し掘り下げて解説する。
各人が「材料力学」を十分に理解できるように配慮し、3 年次に学習した内容の復習課題、授業に沿った演習や課題 (宿題) を準備する。
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。
不定期に提出を求めるので、授業用とは別に課題用ノートの準備が必要である。

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 ガイダンス、
3年次学習内容の確認・解説
2週 3年次の復習と確認、
曲げ変形1 たわみ角・たわみの定義、たわみの基礎式の利用紹介
3年次学習内容の理解、
はりの曲げ変形の定義とたわみの基礎式を理解できる。
3週 3年次の復習と確認、
曲げ変形2 静定片持ちはりの変形
3年次学習内容の理解、
たわみの基礎式を理解し利用できる。
4週 曲げ変形3 静定片持ちはりの変形 静定片持ちはりのたわみ角・たわみを計算できる。
5週 曲げ変形4 静定両端支持はりの変形 静定両端支持はりのたわみ角・たわみを計算できる。
6週 曲げ変形5 静定両端支持はりの変形、不静定はりの解法解説 静定両端支持はりのたわみ角・たわみを計算できる。
7週 曲げ変形6 不静定はりの変形(重複積分法、重ね合わせ法) 不静定はり問題解法に、重複積分法・重ね合わせ法を適用できる。
8週 前学期中間試験
2ndQ
9週 前学期中間試験の返却・解答・解説
エネルギー1 弾性ひずみエネルギー(引張・圧縮・せん断)
弾性ひずみエネルギーの定義を理解し、引張・圧縮・せん断での弾性ひずみエネルギーを計算できる。
10週 エネルギー2 弾性ひずみエネルギー(ねじり・曲げ) ねじり・曲げでの弾性ひずみエネルギーを計算できる。
11週 エネルギー3 エネルギー原理、カスティリアノの定理 エネルギー原理・カスティリアノの定理の定義を理解できる。
12週 エネルギー4 静定トラス・不静定トラスへのエネルギー法の適用 トラス問題にエネルギー法を適用できる。
13週 エネルギー5 静定はり・不静定はりへのエネルギー法の適用 はり問題にエネルギー法を適用できる。
14週 組合せ1 一軸・二軸応力状態での傾斜面の垂直応力・せん断応力 傾斜面の垂直応力・せん断応力を計算できる。
15週 組合せ2 平面応力状態での主応力・主せん断応力、モールの応力円 平面応力状態を理解し、主応力などの導出とモールの応力円の描画ができる。
16週 定期試験

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70300000100
基礎的能力0000000
専門的能力70300000100
分野横断的能力0000000