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学習支援計画書(シラバス) 検索システム
環境土木工学専攻
対象課程 科目名 単位数 科目コード 開講時期 授業科目区分
博士前期課程(修士課程)
構造力学特論
Advanced Structural Mechanics
2 2338-01 2022年度
前学期
関係科目
担当教員名
授業科目の学習・教育目標
キーワード 学習・教育目標
1.マトリクス構造解析 2.剛性方程式 3.エネルギー最小原理 4.仮想仕事の原理 5.有限要素法 マトリクス構造解析を理解する. 剛性方程式の組み立て方と解き方を理解する. エネルギー最小原理および仮想仕事の原理を理解する. 有限要素法による構造解析を理解する.
授業の概要および学習上の助言
ICTが発達したおかげで,土木構造物の設計計算はほぼ100%コンピューターで行われている.そこで本科目では,コンピュー ターの使用を前提とした構造解析について学ぶ.コンピューターによる構造解析の基本は,マトリクス構造解析である.そこ で,マトリクス構造解析とは何かを学び,支配方程式としてのエネルギー最小原理や仮想仕事の原理,剛性方程式の組み立て と解法を学ぶ.解析理論だけでなく,MATLABを用いて実際に例題を解くことで,コンピューターによる構造解析を深く理解す る.軸力部材の解析によってマトリクス構造解析に慣れたあとに,棒曲げ部材への拡張を行い,有限要素法の原理を学ぶ.
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書 構造力学 下 不静定編 第2版 崎本達郎著 森北出版
履修に必要な予備知識や技能
本講義は構造力学の基本を習得していることを前提として,その知識を応用し,コンピューターを使った複雑な計算を行う方 法を学ぶ.そのため,学部の講義である構造力学I,構造力学II,構造解析学を習得していることが前提となる.
学生が達成すべき行動目標
No.
エネルギー最小原理を説明できる.
剛性マトリクスの組み立てと解法を説明できる.
有限要素法による構造解析を説明できる.
コンピューターを用いて有限要素法を使った不静定構造の解析ができる.
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 0 0 80 0 0 10 10 100
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
クイズ
小テスト
レポート コンピューターを使った不静定部材の構造解析についてのレポートおよびスクリプトにより評価を行う.
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ 活動記録により評価を行う.
その他 授業態度により評価を行う.
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
マトリクス構造解析の方法が説明できる. 剛性方程式の組み立て方と解き方が説明できる. エネルギー最小原理および仮想仕事の原理が説明できる. 有限要素法による構造解析の方法が説明できる. コンピューターを用いて,有限要素法による不静定構造の計算 ができる. マトリクス構造解析の方法を理解している. 剛性方程式の組み立て方と解き方を理解している. エネルギー最小原理および仮想仕事の原理を理解している. 有限要素法による構造解析の方法を理解している. コンピューターを用いて,軸力部材の剛性方程式が解ける.
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
第1週 ガイダンス 剛性マトリクス MATLAB 講義および質疑 授業の復習(教科書pp.83-85 MATLABのインストール 200
第2週 行列計算の復習とMATLABによる行列計算 講義,演習および質疑 授業の復習(教科書pp.86-88 ふり返り 100
第3週 軸力部材の剛性マトリクス 講義および質疑 授業の復習(教科書pp.89-94 ふり返り 100
第4週 軸力部材の剛性マトリクスの解法 講義,演習および質疑 授業の復習(教科書pp.94-95 ふり返り 100
第5週 2次元の剛性マトリクス 講義および質疑 授業の復習(教科書pp.96-97 ふり返り 100
第6週 2次元の軸力部材の解法1 講義,演習および質疑 授業の復習(教科書pp.98-102) ふり返り 100
第7週 2次元の軸力部材の解法2 講義,演習および質疑 授業の復習(教科書pp.102-107) ふり返り 100
第8週 2次元の軸力部材の解法3 講義,演習および質疑 授業の復習(教科書pp.102-107) ふり返り 100
第9週 有限要素法1 1.ひずみエネルギー 2.微分によるひずみの表現 3.ひずみー変位関係 講義および質疑 授業の復習(教科書pp.109-113) ふり返り 100
第10 週 有限要素法2 4.要素内変位によるひずみエネルギーの表現 5.変位関数 6.節点変位によるひずみエネルギーの表現 講義および質疑 授業の復習(教科書pp.113-116) ふり返り 100
第11 週 有限要素法3 7.節点力と節点変位の関係 8.構造全体の剛性方程式 9.剛性方程式の解法 10.断面力と応力度の計算 講義および質疑 授業の復習(教科書pp.116-119) ふり返り 100
第12 週 有限要素法によるはりの解法の演習1 講義,演習および質疑 授業の復習(教科書pp.120-129) ふり返り 100
第13 週 有限要素法によるはりの解法の演習2 講義,演習および質疑 授業の復習(教科書pp.120-129) ふり返り 100
第14 週 構造物のモデル化 講義,演習および質疑 授業の復習(教科書pp.131-134) ふり返り 100
第15 週 ふりかえり 講義,演習および質疑,ふり 返り レポート ふり返り 200 100