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学習支援計画書(シラバス) 検索システム
高信頼ものづくり専攻
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)
複合材料評価技術
Evaluation Technology of Composite Materials
2 8527-01 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.複合材料 2.材料試験 3.材料力学 4.破壊力学 5.高分子化学 炭素繊維強化プラスチックをはじめとする先進複合材料は、最新の宇宙・航空機構造に適用 されており、自動車一次構造やインフラ構造物への応用も盛んに検討されている。持続可能 な社会の構築のためには、複合材料の特徴を活かした設計をおこなうことのできる高度専門 応用能力・高度システム化能力を持った人材の育成が求められている。本科目では、複合材 料の物理的・化学的・力学的な特性の評価技術について学ぶとともに、そのベースとなる学 問的知識を習得する。
授業の概要および学習上の助言
複合材料の物理的・化学的・力学的な特性の評価技術を網羅的に学ぶとともに、それぞれの試験法のベースとなる学問的知識 を学習し、各回で学ぶ内容(下記参照)を一連のものとして結び付けながら深く理解することを目指す。修得した技術・知識 を修士研究の遂行や将来的な複合材料設計に活かすことができるよう、演習を交えて理解を深める。  1.物性評価法          6.曲げ試験法  2.化学分析法          7.破壊じん性試験法  3.引張試験法          8.衝撃試験法  4.変形評価法          9.非破壊検査法  5.圧縮試験法         10.疲労試験法 学部で学んだ様々な材料関連科目の知識を活かしながら学ぶ姿勢がもっとも重要である。そのため、工業力学・材料力学・材 料科学に立ち戻って理解を構築すること。参考図書等を自ら活用して、より深く理解するよう努力することを期待する。 ・授業は、原則として、講義・演習・質問・討論等により実施する。 ・予習については、授業時に質問・討論,演習ができるように、参考図書・配布資料などの該当部分を良く読み、理解して授 業に臨むこと。復習については、配布資料・ノートなどを見直して、充分理解することが強く期待される。
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:指定なし 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
講義内容をよく理解するには、材料力学全般・材料科学全般の知識が要求されるので、各自よく復習し理解しておくことが望 ましい。
学生が達成すべき行動目標
No.
複合材料における物性評価法のベースとなる考え方を理解でき、その方法や留意点などについて説明できる。
複合材料における化学分析法のベースとなる考え方を理解でき、その方法や留意点などについて説明できる。
複合材料における破壊特性評価法のベースとなる考え方を理解でき、その方法や留意点などについて説明できる。
複合材料における損傷評価法のベースとなる考え方を理解でき、その方法や留意点などについて説明できる。
複合材料における耐久性評価法のベースとなる考え方を理解でき、その方法や留意点などについて説明できる。
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 40 20 40 0 0 0 0 100
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 第7回に実施する中間試験と第14回に実施する期末試験にて評価する。
クイズ
小テスト
講義内の演習(5回を予定)により評価することを予定している。
レポート 8回のレポートにより評価することを予定している。
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ
その他
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
背景となる学問的知識の理解に基づいて、複合材料の各種評価 技術を深く理解し説明することができ、複合材料の高性能化に 寄与することができる。 複合材料の各種評価技術を説明でき、規格に基づいて実行する ことができる知識を習得できる。
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
1 「学習支援計画書の説明」「繊維体積含有率測定法」 「樹脂の粘弾性評価法」 本科目の講義方針および「複合材料評価技術」の全体 像を解説し、複合材料を理解する上での基本概念を説 明する。繊維体積含有率測定法および樹脂粘弾性評価 法について、演習を交えながらベースとなる学問的知 識に基づいて解説する。講義の最後に振り返りをおこ なう。また、その内容についてレポートを課す。 講義、演習、振り返り 講義内容に関連する知識について 予習しておく。 理解不足の点について復習すると ともに、レポートを作成して次週 に提出する 100 100
2 「樹脂の結晶化度測定法」「含有官能基評価法」 先進複合材料の主要な母材である結晶性高分子は、そ の結晶化度によって力学特性が大きく変化する。また 、繊維や樹脂表面にどのような官能基がどの程度存在 するかによって、界面での特性が大きく変化する。演 習を交えながらベースとなる学問的知識に基づいて解 説する。講義の最後に振り返りをおこなう。 講義、演習、振り返り 講義内容に関連する知識について 予習しておく。 理解不足の点について復習する。 100 100
3 「サンヴナンの原理」「引張試験法」 引張試験は、材料試験の中でもっとも基本的なもので ある。材料試験の前提となるサンヴナンの原理、引張 試験法について、演習を交えながらベースとなる学問 的知識に基づいて解説する。講義の最後に振り返りを おこなう。 講義、演習、振り返り 講義内容に関連する知識について 予習しておく。 理解不足の点について復習する。 100 100
4 「応力・ひずみ測定法」「画像相関法」 材料試験時に有用な応力・ひずみ測定法、非接触でひ ずみを計測する方法としてきわめて汎用性・応用性の 高い方法のひとつである画像相関法について、ベース となる学問的知識に基づいて解説する。講義の最後に 振り返りをおこなう。また、その内容についてレポー トを課す。 講義、質疑、振り返り 講義内容に関連する知識について 予習しておく。 理解不足の点について復習すると ともに、レポートを作成して次週 に提出する。 100 100
5 「曲げ試験法」「層間せん断試験法」 曲げ試験は、その簡便さから複合材料の破壊特性評価 に多く用いられる。また、スパンを短くすると、曲げ 応力よりもせん断応力がクリティカルとなるので、同 じ方法を用いて層間せん断試験をおこなうことが可能 である。曲げ試験法と層間せん断試験法について、材 料力学を中心に演習を交えながらベースとなる学問的 知識に基づいて解説する。講義の最後に振り返りをお こなう。また、その内容についてレポートを課す。 講義、演習、振り返り 講義内容に関連する知識について 予習しておく。 理解不足の点について復習すると ともに、レポートを作成して次週 に提出する。 100 100
6 「圧縮試験法」 繊維強化複合材料において圧縮破壊は重要な破壊モー ドのひとつであるため、圧縮試験法についてベースと なる学問的知識に基づいて解説する。講義の最後に振 り返りをおこなう。また、その内容についてレポート を課す。 講義、質疑、振り返り 講義内容に関連する知識について 予習しておく。 理解不足の点について復習すると ともに、レポートを作成して次週 に提出する。 100 100
7 「中間試験」 第1回から第6回の講義内容について筆記試験を実施 し、その理解度を確認する。また、試験問題の解説を おこなう。 試験、解説 第1回から第6回の内容を復習す る。 理解不足の点について復習する。 100 100
8 「破壊じん性」「破壊じん性試験法」 あらかじめ損傷や欠陥のある材料の破壊特性は、材料 力学ではなく破壊力学によって記述される。ここでは 、破壊じん性試験法の導入として、破壊力学に基づく 破壊じん性の考え方について解説する。さらに、破壊 じん性試験法について、ベースとなる学問的知識に基 づいて解説する。講義の最後に振り返りをおこなう。 また、その内容についてレポートを課す。 講義、演習、振り返り 講義内容に関連する知識について 予習しておく。 理解不足の点について復習すると ともに、レポートを作成して次週 に提出する。 100 100
9 「層間破壊じん性試験法」 破壊じん性の考え方は、複合材料積層板の層間破壊特 性においても重要である。ここでは、層間破壊じん性 試験法について、ベースとなる学問的知識に基づいて 解説する。講義の最後に振り返りをおこなう。また、 その内容についてレポートを課す。 講義、質疑、振り返り 講義内容に関連する知識について 予習しておく。 理解不足の点について復習すると ともに、レポートを作成して次週 に提出する。 100 100
10 「衝撃試験法」「衝撃後圧縮試験法」 複合材料積層板は、面外からの衝撃にきわめて敏感で あり、内部に大規模な損傷を発生させることが知られ ている。この場合、衝撃により内部に損傷を受けた積 層板が圧縮荷重を受けると、その強度が大きく低下す るため、航空機構造などで重要な評価項目となってい る。衝撃試験法と衝撃後圧縮試験法について、ベース となる学問的知識に基づいて解説する。講義の最後に 振り返りをおこなう。また、その内容についてレポー トを課す。 講義、質疑、振り返り 講義内容に関連する知識について 予習しておく。 理解不足の点について復習すると ともに、レポートを作成して次週 に提出する。 100 100
11 「超音波探傷試験法」「アコースティックエミッショ ン法」 複合材料内部の損傷・破壊プロセスを詳細に調べるこ とは、そのメカニズムの解明だけでなく、微視構造制 御による材料特性の向上にも活かされる。超音波探傷 試験法とアコースティックエミッション法について、 ベースとなる学問的知識に基づいて解説する。講義の 最後に振り返りをおこなう。また、その内容について レポートを課す。 講義、質疑、振り返り 講義内容に関連する知識について 予習しておく。 理解不足の点について復習すると ともに、レポートを作成して次週 に提出する。 100 100
12 「疲労試験法」 複合材料の耐久性評価のために、疲労試験はきわめて 重要である。ここでは、疲労試験法について、ベース となる学問的知識に基づいて解説する。講義の最後に 振り返りをおこなう。 講義、質疑、振り返り 講義内容に関連する知識について 予習しておく。 理解不足の点について復習する。 100 100
13 「疲労試験法演習」 疲労試験法について、演習を実施する。 演習 講義内容に関連する知識について 予習しておく。 理解不足の点について復習する。 100 100
14 「期末試験」 第8回から第13回の講義内容について筆記試験を実 施し、その理解度を確認する。また、試験問題の解説 をおこなう。 試験、解説 第8回から第13回の内容を復習 する。 理解不足の点について復習する。 100 100
15 「自己点検授業」 全体の振り返りをおこなう。各自の達成度について自 己点検と確認をおこなう。 自己点検 総合的な復習により理解を深める 。 200