概要:
3年次と4年次で学んだ材料力学の基礎的事項を理解の上、曲がりはりの応力分布と変形解析を学ぶ。この科目は、Excel及びフログラムを利用して解析を行う方法を学び、実用的な役立つ技術を習得することを目指す。
授業の進め方・方法:
4年次で学んだ微分方程式の解法、3・4年次の材料力学の「真直はり」、「曲げ応力」、「弾性たわみ」の各分野を十分自己学習をして復習すること。Excelを利用して有限要素法の基本的なアルゴリズムを理解することが重要となる。
注意点:
材料力学の基礎的事項、微分積分学の基礎的事項を十分復習しておくこと。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
授業計画の説明
１． 材料力学の基礎 |
授業計画・達成目標・成績の評価方法等の説明
力とモーメントのつり合いを理解する。+ Excel ガウス消去法を理解する。
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| 2週 |
２． 応力とひずみ |
応力とひずみ、たわみ解析を理解する。+Excel コレスキー法を理解する。
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| 3週 |
３． 引張と圧縮 |
引張と圧縮による変形とひずみを理解する。+ Excel トラスの計算を理解する。
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| 4週 |
４． ねじり |
ねじりによる変形とモーメントを理解する。+ Excel 骨組解析を理解する。
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| 5週 |
５． せん断力と曲げモーメント |
はりのBMDを描ける。+ Excel 弾性解析を理解する
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| 6週 |
６． はりの応力 |
曲げ変形と曲げ応力の計算ができる。
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| 7週 |
７． はりのたわみ |
はりのたわみ角とたわみを計算できる。
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| 8週 |
８．前期中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
試験答案の返却及び解説
９．複雑なはり |
試験問題の解説及びポートフォリオの記入
不静定はりの解法について理解する。
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| 10週 |
１０．応力状態とひずみ |
応力とひずみ、モールの応力円を理解する。
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| 11週 |
１１．組合せ応力 |
曲げ、ねじり、軸力の組合せ応力を受ける軸の解法を理解する。
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| 12週 |
１２．ひずみエネルギー |
引張、圧縮によるひずみエネルギーについて理解する。
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| 13週 |
１３．エネルギー原理とその応力 |
カスティリアノの定理などに基づく変形の解法を理解する。
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| 14週 |
１４．座屈 |
オイラーの座屈荷重について理解する。
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| 15週 |
１５．骨組み構造 |
トラスとラーメンについて理解する。
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| 16週 |
前期末試験
（17週目は試験答案の返却・解説及びポートフォリオの記入） |
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| 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2 |
| 力学 | 荷重が作用した時の材料の変形を説明できる。 | 4 | 前1,前2 |
| 応力とひずみを説明できる。 | 4 | 前3 |
| フックの法則を理解し、弾性係数を説明できる。 | 4 | 前1,前2 |
| 許容応力と安全率を説明できる。 | 3 | 前1,前2 |
| 両端固定棒や組合せ棒などの不静定問題について、応力を計算できる。 | 4 | 前7,前8 |
| 線膨張係数の意味を理解し、熱応力を計算できる。 | 4 | 前3,前4 |
| 引張荷重や圧縮荷重が作用する棒の応力や変形を計算できる。 | 4 | 前3,前4 |
| 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5,前6,前7,前8,前9,前10,前11 |
| 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5,前6,前7,前8,前9,前10,前11 |
| 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5,前6,前7,前8,前9,前10,前11 |
| 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5,前6,前7,前8,前9,前10,前11 |
| 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5,前6,前7,前8,前9,前10,前11 |
| 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5,前6,前7,前8,前9,前10,前11 |
| 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5,前6,前7,前8,前9,前10,前11 |
| 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5,前6,前7,前8,前9,前10,前11 |
| 多軸応力の意味を説明できる。 | 4 | 前5,前6,前7,前8,前9,前10,前11 |
| 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12 |
| 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12 |
| 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12 |
| 情報処理 | プログラムを実行するための手順を理解し、操作できる。 | 4 | 前10,前11,前12,前13,前14,前15 |
| 演算子の種類と優先順位を理解し、適用できる。 | 4 | 前10,前11,前12,前13,前14,前15 |
| 算術演算および比較演算のプログラムを作成できる。 | 4 | 前10,前11,前12,前13,前14,前15 |
| データを入力し、結果を出力するプログラムを作成できる。 | 4 | 前10,前11,前12,前13,前14,前15 |
| 条件判断プログラムを作成できる。 | 4 | 前10,前11,前12,前13,前14,前15 |
| 繰り返し処理プログラムを作成できる。 | 4 | 前10,前11,前12,前13,前14,前15 |
| 一次元配列を使ったプログラムを作成できる。 | 4 | 前10,前11,前12,前13,前14,前15 |