到達目標
1. 固体や流体の力学的問題を解析する手法（有限要素法，差分法）の概念が理解できる
2. 剛性マトリックスと柔性マトリックス、及び剛性方程式が理解できる
3. 有限要素法解析の手法を用いて、簡単なばね問題の解析ができる
4. エネルギー原理による要素剛性マトリックスの誘導が理解できる
5. ポテンシャル流れを支配するオイラーの運動方程式と連続の式，及び流れ関数と速度ポテンシャルを理解できる。
6. 流れの数値計算に必要な差分化方程式を導出でき，差分法によるステップ流れの数値計算ができる。
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 | 未到達レベルの目安 |
| 力学的問題を解析する手法の説明ができる。 | 対象とする解析対象物に対して，計算力学による解析手法を提案することができる。 | 計算力学による解析手法の種類と特徴を説明できる。 | 計算力学による解析手法が理解できない。 |
| 簡単な構造モデルについて，有限要素法に基づいた計算（マトリックス構造解析）ができる。 | 剛性マトリックスが組み立てられ，変位，反力などをマトリックス構造解析から求めることができる。 | 剛性マトリックスが組み立てられ，境界条件を設定することができる。 | 剛性マトリックスが組み立てられない。 |
| オイラーの運動方程式と連続の式，及び流れ関数と速度ポテンシャル。 | オイラーの運動方程式と連続の式，及び流れ関数と速度ポテンシャルについて理解でき，各式の導出ができ，簡単な流れに適用できる。 | オイラーの運動方程式と連続の式，及び流れ関数と速度ポテンシャルについて理解でき，各式の導出ができる。 | オイラーの運動方程式と連続の式，及び流れ関数と速度ポテンシャルについて理解できない。 |
| 差分方程式と差分法によるステップ流れの数値計算。 | 差分法によるステップ流れの数値計算ができる。数値計算の結果を基に流れ場の流線を作画でき，流れの状態を理解できる。 | 差分方程式について理解でき，差分法によるステップ流れの数値計算ができる。 | 差分方程式にについて理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
JABEE基準 (1(2)(d)(2))
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JABEE基準 (2.1(1))
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JABEE基準 (c)
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専攻科到達目標 2-1
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専攻科到達目標 3-2
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教育方法等
概要:
本科目では，計算機を使った工学問題の解決法を，力学を例にとって学ぶことを目的としている。即ち，工学現象をモデル化し，さらに数式化する方法を学び，その数式化された工学現象を計算機や電卓を使って解く方法を学ぶ。
授業の進め方・方法:
授業では，対象とする力学問題の中でも，特に，「固体」と「流体」の問題を例にとって問題の解決法を解説していく。「固体」の力学では，簡単なばね系を例として有限要素法の解説と演習を行い，「流体」の力学では，流れ場を記述する運動方程式および連続の式について解説を行うと同時に，これら基礎方程式を差分法を使って解く手法を演習問題を交えて解く手法を身につける。
注意点:
・数学の行列計算が必須になるので各自で予習しておくこと。
・前半は岩坪が，中間試験以降は田中が担当する。
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 |
計算力学概論と数学基礎（授業ガイダンス） |
科目概要を理解し，数学基礎を復習する
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| 2週 |
１自由度系の剛性マトリックス |
剛性マトリックスを理解する
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| 3週 |
マトリックス演算
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マトリックス演算の復習が出来る
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| 4週 |
１自由度系の構造解析 |
１自由度系の剛性方程式が解ける
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| 5週 |
２自由度系の剛性マトリックス |
２自由度系の剛性方程式が解ける
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| 6週 |
はり部材の剛性マトリックス |
はり要素の剛性マトリックスが理解できる
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| 7週 |
非線形構造解析 |
線形問題，非線形問題が説明できる
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| 8週 |
〔中間試験〕 |
前半部分の試験
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| 2ndQ |
| 9週 |
流れ場の計算法（授業ガイダンス） |
流れ場が理解できる
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| 10週 |
連続の式と運動方程式 |
連続の式の意味が理解できる
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| 11週 |
オイラー運動方程式 |
オイラー運動方程式が理解できる
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| 12週 |
ポテンシャル流れと流れの数値解析（１） |
ポテンシャル流れの解析方法が理解できる
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| 13週 |
ポテンシャル流れと流れの数値解析（２） |
ポテンシャル流れの解析方法が理解できる
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| 14週 |
差分法による数値解析法 |
差分法が理解できる
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| 15週 |
〔前期末試験〕 |
後半部分の試験
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| 16週 |
前期末試験の返却と解説 |
答案返却
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評価割合
| 試験 | 課題 | | | | | 合計 |
| 総合評価割合 | 50 | 50 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 50 | 50 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |