概要:
機械や構造物の安全設計・保守を行うためには、様々な構造解析、応力集中の概念、そして材料の脆性破壊に関する知識は大変重要である。また、代数方程式への近似(微分方程式の離散化)を中心とした有限要素法の基礎的事項を学ぶ。
授業の進め方・方法:
２年次物理で習った「仕事と力学的エネルギー」、３年次微分積分学の微分方程式の基礎、３年次・４年次で学んだ材料力学全般を十分自己学習し復習しておくこと。通常の授業と異なり、特に自学自習が重要となるので自学自習の成果としてレポート（あるいは自学自習ノート）を提出すること。
注意点:
| 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 | 機械設計 | 許容応力、安全率、疲労破壊、応力集中の意味を説明できる。 | 4 | 前1,前9,前15 |
| 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。 | 4 | 前4,前12 |
| 一点に作用する力の合成と分解を図で表現でき、合力と分力を計算できる。 | 4 | 前4,前12 |
| 一点に作用する力のつりあい条件を説明できる。 | 4 | 前4,前12 |
| 力のモーメントの意味を理解し、計算できる。 | 4 | 前4,前12 |
| 偶力の意味を理解し、偶力のモーメントを計算できる。 | 4 | 前4,前12 |
| 着力点が異なる力のつりあい条件を説明できる。 | 4 | 前4,前12 |
| 仕事の意味を理解し、計算できる。 | 4 | 前8 |
| エネルギーの意味と種類、エネルギー保存の法則を説明できる。 | 4 | 前5,前6 |
| 位置エネルギーと運動エネルギーを計算できる。 | 4 | 前6 |
| 物体が衝突するさいに生じる現象を説明できる。 | 4 | 前8 |
| 荷重が作用した時の材料の変形を説明できる。 | 4 | 前9 |
| 応力とひずみを説明できる。 | 4 | 前7 |
| フックの法則を理解し、弾性係数を説明できる。 | 4 | 前7,前13 |
| 応力-ひずみ線図を説明できる。 | 4 | 前9 |
| 許容応力と安全率を説明できる。 | 4 | 前9 |
| 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。 | 4 | 前1 |
| 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。 | 4 | 前1 |
| 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。 | 4 | 前1 |
| 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。 | 4 | 前11,前14 |
| はりに作用する力のつりあい、せん断力および曲げモーメントを計算できる。 | 4 | 前3,前11,前14 |
| 各種の荷重が作用するはりのせん断力線図と曲げモーメント線図を作成できる。 | 4 | 前11,前14 |
| 曲げモーメントによって生じる曲げ応力およびその分布を計算できる。 | 4 | 前3,前11,前14 |
| 各種断面の図心、断面二次モーメントおよび断面係数を理解し、曲げの問題に適用できる。 | 4 | 前11,前14 |
| 各種のはりについて、たわみ角とたわみを計算できる。 | 4 | 前11,前14 |
| 多軸応力の意味を説明できる。 | 4 | 前1,前2,前7,前15 |
| 二軸応力について、任意の斜面上に作用する応力、主応力と主せん断応力をモールの応力円を用いて計算できる。 | 4 | 前1,前2,前15 |
| 部材が引張や圧縮を受ける場合のひずみエネルギーを計算できる。 | 4 | 前4,前13 |
| 部材が曲げやねじりを受ける場合のひずみエネルギーを計算できる。 | 4 | 前4 |
| カスティリアノの定理を理解し、不静定はりの問題などに適用できる。 | 4 | 前6,前13 |
| 工作 | 溶接法を分類できる。 | 4 | 前8 |
| 材料 | 機械材料に求められる性質を説明できる。 | 4 | 前8 |
| 脆性および靱性の意味を理解し、衝撃試験による粘り強さの試験方法を説明できる。 | 4 | 前8 |
| 機械的性質と温度の関係およびクリープ現象を説明できる。 | 4 | 前8 |
| 焼入れの目的と操作を説明できる。 | 4 | 前8 |
| 焼戻しの目的と操作を説明できる。 | 4 | 前8 |