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学習支援計画書(シラバス) 検索システム
専門教育課程 機械工学科
授業科目区分 科目名 単位数 科目コード 開講時期 履修方法
専門教育課程
専門科目
専門
材料力学Ⅱ
Strength of Materials II
2 E012-01 2021年度
4期(後学期)
修学規程第4条を参照
担当教員名
*印は、実務経験のある教員を示しています。
授業科目の学習・教育目標
キーワード 学習・教育目標
1.はりの応力 2.はりのたわみ 3.ねじり 4.組合せ応力 5.地域連携 材料力学とは、橋、鉄塔、自動車、飛行機、生体組織や細胞など形あるものの各部に作用し ている力や変形状態を明らかにし、それらの結果を安全設計に役立てることができるように なるための機械工学の基礎となる重要な科目である。「材料力学I」で学んだ内容をベース として、本科目では、はりの曲げ応力、はりのたわみ、ねじり、組合せ応力について学ぶ。 また、地域企業に関連する課題により、材料力学と社会・技術とのかかわりについて理解を 深める。
授業の概要および学習上の助言
本科目では以下の内容について学ぶ。いずれも、「材料力学I」で学んだ応力、ひずみ、フックの法則、はりとその支持条件 、はりのせん断力と曲げモーメントが基本となる。そのため、逐一「材料力学I」の内容に立ち返って復習しながら、「材料 力学II」の内容との関係を良く考察し、ボトムアップ式に理解を深める努力・工夫が必要不可欠となる。演習問題解答を多く こなすことが重要であるが、材料力学という学問は、公式やパターンを単に記憶するだけでは理解がきわめて困難である。す べての問題について、もっとも基礎的な構成式(これは必ず覚える)からスタートして、問題文に適切な境界条件を設定する (ここがポイントである)ことで問題解答する姿勢を継続すること。また、単純に問題解答するのでなく、模式図を用いなが ら、実際の力・モーメントのかかり方やそれにともなう変形の仕方を具体的にイメージしながら解答することによって理解を 深める工夫が必要となる。     1.はりの曲げ応力  2.はりのたわみ  3.はりのせん断応力  4.円形断面軸のねじり  5.伝動軸 6.円形でない断面をもつ軸のねじり  7.単軸引張を受ける棒の斜断面における応力  8.主応力と主せん断応力 9.モールの応力円  10.組合せ応力問題     なお、地域企業に関連する課題について取り組み、その内容についての発表・ディスカッションによるアクティブラーニング を通して、材料力学と社会・技術とのかかわりについて理解を深める。
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:わかりやすい材料力学の基礎 第2版[共立出版] 参考書:指定なし リザーブドブック:指定なし
履修に必要な予備知識や技能
「材料力学I」で学んだ「力のつりあい」、「応力とひずみ」、「フックの法則」、「はりの支持条件」、「はりのせん断力 と曲げモーメント」を充分理解しておくことが必要である。また、微分・積分法について、充分理解しておくことが必要とな る。
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
D,J,M はりに生ずる応力やたわみを解析的に求めることができ、安全設計が行える。
D,J,M ねじりの応力を求めることができる。
D,J,M 伝動軸の径を求めることができる。
D,J,M 単軸引張を受ける棒の斜断面における応力を求めることができる。
D,J,M 主応力・主せん断応力の概念を理解でき、モールの応力円を描くことができる。
D,J,M 材料力学と社会・技術とのかかわりについて理解できる。
達成度評価
評価方法
試験 クイズ
小テスト
レポート 成果発表
(口頭・実技)
作品 ポートフォリオ その他 合計
総合評価割合 30 30 20 0 0 0 20 100
指標と評価割合 総合評価割合 30 30 20 0 0 0 20 100
総合力指標 知識を取り込む力 20 15 10 0 0 0 0 45
思考・推論・創造する力 10 10 5 0 0 0 0 25
コラボレーションと
リーダーシップ
0 0 0 0 0 0 0 0
発表・表現・伝達する力 0 0 0 0 0 0 5 5
学習に取組む姿勢・意欲 0 5 5 0 0 0 15 25
※総合力指標で示す数値内訳、授業運営上のおおよその目安を示したものです。
評価の要点
評価方法 行動目標 評価の実施方法と注意点
試験 達成度確認試験を行う。はりの応力・たわみ、ねじり、組合せ応力について、主として出題される。力学 モデルを正確に理解できるようにすること。もっとも基礎的な構成式からスタートして、問題文に適切な 境界条件を設定することにより解答を導く過程について、どのレベルまで理解しているかを問う。模式図 を用いながら、実際の力・モーメントのかかり方やそれにともなう変形の仕方を具体的にイメージしなが ら解答すること。また、有効数字や単位の表し方に注意を払ってほしい。材料力学Iで学んだ曲げモーメ ントモーメントの定義・求め方を思い出してほしい。
クイズ
小テスト
はりの応力とたわみ、ねじりなどについて、小テスト(合計2回)を行う。
レポート 学習意義の理解と知識の定着による総合的な材料力学の理解の推進のために、レポートを2回程度実施す る。内容は、演習問題解答による全体的に理解度が高くない内容の復習と理解または発展的な問題へのチ ャレンジ、本科目で学ぶ内容がどのようなものの設計にどのように利用されているかの調査と考察、など である。未提出はもちろん期限を過ぎて提出されたレポートについては学習意欲がないものとして減点す る。
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ
その他 講義の予習成果として、予習ノートを提出する。指定回数以上の提出が要求される。また、各授業のおわ りに自己点検レポートを提出する。さらに、地域企業に関するレポート、学習に対する意欲、授業中の態 度、授業への積極的な参加などを総合的に評価する。
具体的な達成の目安
理想的な達成レベルの目安 標準的な達成レベルの目安
①任意の分布荷重を負荷された変断面はりや不静定はりなど、 種々のはりの曲げ応力やたわみ、せん断応力を計算でき、安全 設計が達成できる。 ②円形断面の軸や円形でない断面をもつ軸のねじり応力やねじ れ角を計算できる。 ③組み合わせ応力の計算、主応力や主せん断応力の計算が確実 にでき、これらをモールの応力円を用いて求めることができる 。 ④材料力学と社会・技術とのかかわりについて深く理解できる 。 ①集中荷重および等分布荷重を負荷された断面一様はりの曲げ 応力やたわみが計算できる。 ②円形断面の軸のねじり応力やねじれ角を計算できる。 ③主応力や主せん断応力を計算でき、モールの応力円について 理解できる。 ④材料力学と社会・技術とのかかわりについて理解できる。
CLIP学習プロセスについて
一般に、授業あるいは課外での学習では:「知識などを取り込む」→「知識などをいろいろな角度から、場合によってはチーム活動として、考え、推論し、創造する」→「修得した内容を表現、発表、伝達する」→「総合的に評価を受ける、GoodWork!」:のようなプロセス(一部あるいは全体)を繰り返し行いながら、応用力のある知識やスキルを身につけていくことが重要です。このような学習プロセスを大事に行動してください。
※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間(例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間/週)を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。
授業明細
回数 学習内容 授業の運営方法 学習課題 予習・復習 時間:分
1 配布する学習支援計画書のもとに、科目の目標、概要 や行動目標を理解する。特に、この科目が機械工学科 の教育目標のどの部分を担っているか、具体的な達成 レベルの目安を理解する。 必要に応じて、材料力学IIの理解に必要な数学、はり の曲げモーメントについて復習する。 断面二次モーメントについて学習する。 講義、演習問題解答、質疑、 自己点検 微分・積分法、はりの曲げモーメ ントについて、あらかじめ復習し ておく。 テキストpp.58〜62をよく読んで おく。 授業の内容を復習し、関連する演 習問題を解く。 60 60 60
2 はりの応力について学習する。 講義、演習問題解答、質疑、 自己点検 テキストpp.58〜65を読み予習ノ ートにまとめる。 授業の内容を復習し、関連する演 習問題を解く。 60 60
3 第3章の演習問題を解答し、理解を深める。 演習問題解答、自己点検 予習・復習として、第3章の内容 に関連する演習問題を解く。 120
4 はりのたわみについて学習する。 講義、演習問題解答、質疑、 自己点検 テキストpp.65〜70を読み予習ノ ートにまとめる。 授業の内容を復習し、関連する演 習問題を解く。 60 60
5 はりのたわみについて学習する。 第1〜4回の学習内容に関して第3章の演習問題を解答 し、理解を深める。または、任意の分布荷重を負荷さ れた変断面はりなどの応力とたわみやはりのせん断応 力について学習する。 講義、演習問題解答、質疑、 自己点検 授業開始までに、与えられたレポ ート課題を提出する。 テキストpp.70〜72を読み予習ノ ートにまとめる。 復習として、第3章の内容に関連 する演習問題を解く。 90 60 90
6 第1〜5回の学習内容に関して、第1回小テストをおこ なう。 中間振り返りとして、小テストの模範解答により理解 を深める。 不静定はりについて学習する。 小テスト、解説、講義、質疑 、自己点検 第1〜5回の学習内容に関連する演 習問題を解き、理解を深めておく 。 テキストpp.73〜75を読み予習ノ ートにまとめる。 小テストで理解不充分な点につい て復習する。 120 30 60
7 中実丸軸のねじりについて学習する。 講義、演習問題解答、質疑、 自己点検 テキストpp.81〜84を読み予習ノ ートにまとめる。 授業の内容を復習し、関連する演 習問題を解く。 60 60
8 断面二次極モーメントについて学習する。 中空丸軸のねじりについて学習する。 講義、演習問題解答、質疑、 自己点検 テキストpp.84〜88を読み予習ノ ートにまとめる。 授業の内容を復習し、関連する演 習問題を解く。 60 60
9 伝動軸について学習する。 第7〜8回の学習内容に関して第4章の演習問題を解答 し、理解を深める。または、円形でない断面をもつ軸 のねじりについて学習する。 講義、演習問題解答、質疑、 自己点検 テキストpp.89〜93を読み予習ノ ートにまとめる。 復習として、第4章の内容に関連 する演習問題を解く。 60 90
10 第6〜9回の学習内容に関して、第2回小テストをおこ なう。 中間振り返りとして、小テストの模範解答により理解 を深める。 単軸引張を受ける棒の斜断面における応力について学 習する。 小テスト、解説、講義、質疑 、自己点検 第6〜9回の学習内容に関連する演 習問題を解き、理解を深めておく 。 小テストで理解不充分な点につい て復習する。 テキストpp.97〜98を読み予習ノ ートにまとめる。 120 60 30
11 主応力と主せん断応力について学習する。 講義、演習問題解答、質疑、 自己点検 テキストpp.98〜101を読み予習ノ ートにまとめる。 授業の内容を復習し、関連する演 習問題を解く。 60 60
12 モールの応力円について学習する。 講義、演習問題解答、質疑、 自己点検 テキストpp.101〜104を読み予習 ノートにまとめる。 授業の内容を復習し、関連する演 習問題を解く。 60 60
13 第10〜12回の学習内容に関して第5章の演習問題を解 答する。この際、ねじりと曲げと軸力の組合せも取り 上げ、第5章の内容の理解を深める。 演習問題解答、質疑、自己点 検 授業開始までに、与えられたレポ ート課題を提出する。 テキストpp.110〜112を読んで理 解しながら、第5章の内容に関連 する演習問題を解く。 120 90
14 達成度確認試験により、理解度を確認する。 達成度確認試験の模範解答により理解を深める。 達成度確認試験、解説、質疑 、自己点検 第1〜13回の学習内容に関連する 演習問題を解き、理解を深めてお く。 180
15 地域企業に関するレポートを提出する。 自己点検授業 発表、質疑、全体の講評、自 己点検 地域企業に関するレポート課題を 提出する。 学習が不充分である項目について 復習する。 90 120