金沢工業大学　学習支援計画書　2338-01
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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 2023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.
① エネルギー最小原理を説明できる．
② 剛性マトリクスの組み立てと解法を説明できる．
③ 有限要素法による構造解析を説明できる．
④ 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．
⑤
⑥
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 ①
②
③
④
⑤
⑥
クイズ
小テスト		 ①
②
③
④
⑤
⑥
レポート ① レ 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．
② レ
③ レ
④ レ
⑤
⑥
成果発表
(口頭・実技)		 ①
②
③
④
⑤
⑥
作品 ①
②
③
④
⑤
⑥
ポートフォリオ ① レ 活動記録により評価を行う．
② レ
③ レ
④ レ
⑤
⑥
その他 ① レ 授業態度により評価を行う．
② レ
③ レ
④ レ
⑤
⑥
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．
※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※
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 最終課題演習 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