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学習支援計画書(シラバス) 検索システム
機械工学専攻
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)
材料力学特論
Advanced Course of Strength of materials
1 2108-01 2024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.トラス 2.棒 3.変位法 4.エネルギ法 5.有限要素法 安全性と経済性を考慮して機械や構造を設計するには、部材内部に生ずる応力と変形の状態 を扱う材料力学の知識が不可欠である。本科目では材料力学の諸問題をエネルギ法により解 析する方法を学ぶ。なお現在計算機を用いたシミュレーション法として有限要素法が多用さ れている。そこでエネルギ法に基づく有限要素法の定式化を学び、有限要素法を機械や構造 の設計に用いる際の注意点を学ぶ。
授業の概要および学習上の助言
本科目では材料力学の諸問題をエネルギ法により解析する方法を学ぶ。そしてエネルギ法に基づく有限要素法の定式化を学ぶ 。学習内容は次の通りである。 エネルギ法による解法 ポテンシャルエネルギ最小の原理による2次元トラスの解法 軸方向等分布荷重を受ける棒の問題 変位法に基づく微分方程式の導出 棒に生ずる応力(微分方程式の正解) 有限要素法による定式化 有限要素法による応力の近似解
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)、中田政之他著、共立出版 参考書:[1] 基礎材料力学(三訂版)高橋幸伯他著、培風館、[2] 有限要素法、鷲津久一郎他著、岩波書店
履修に必要な予備知識や技能
材料力学の基礎的な知識
学生が達成すべき行動目標
No.
ポテンシャルエネルギ最小の原理を用いて2次元トラスの部材力を求めることができる
軸方向等分布荷重を受ける棒の問題について変位法に基づく微分方程式を導出できる
軸方向等分布荷重を受ける棒に生ずる応力(の正解)を求めることができる
有限要素法により軸方向等分布荷重を受ける棒に生ずる応力の近似解を求めることができる
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 0 100 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
クイズ
小テスト
レポート レポート課題(2または3回を予定)で評価する
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
①ポテンシャルエネルギ最小の原理を用いて2次元トラスの部 材力を求めることができる。 ②軸方向等分布荷重を受ける棒の問題について変位法に基づく 微分方程式を導出できる ③軸方向等分布荷重を受ける棒に生ずる応力(の正解)を求め ることができる。 ④有限要素法により軸方向等分布荷重を受ける棒に生ずる応力 の近似解を求めることができる。 ①ポテンシャルエネルギ最小の原理について説明できる。 ②棒の応力を変位を用いて表すことができる。 ③棒に生ずる応力の解が提示された時、応力がどのように変化 するか説明できる。 ④軸方向等分布荷重を受ける棒の問題を有限要素法により定式 化できる。
※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※
1 授業ガイダンス 数学の準備 講義と演習 自己点検 【復習】ガイダンスの内容、特に 授業日程および成績評価方法を確 認する。授業内容を復習する。 60
2 2次元トラスの問題 応力法と変位法 講義と演習 自己点検 【予習】教科書2.1.2節を通読す る。 【復習】授業内容を復習する。 20 40
3 2次元トラスの問題 ポテンシャルエネルギ最小の原理による解法 講義と演習 自己点検 【予習】配布資料「ポテンシャル エネルギ最小の原理」を通読する 。 【復習】授業内容を復習する。 20 40
4 等分布荷重を受ける棒 変位法による微分方程式の導出 微分方程式の解 講義と演習 自己点検 【予習】配布資料「有限要素法( 1節)」を通読する。 【復習】授業内容を復習する。 20 40
5 有限要素法による解法(1) 要素剛性行列 講義と演習 自己点検 【予習】配布資料「有限要素法( 2.1, 2.2節)」を通読する。 【復習】授業内容を復習する。 20 40
6 有限要素法による解法(2) 全体剛性行列 講義と演習 自己点検 【予習】配布資料「有限要素法( 2.1, 2.2節)」を通読する。 【復習】授業内容を復習する。 20 40
7 総合演習 全授業内容の振り返り 講義と演習 自己点検 【予習】配布資料「有限要素法( 2.3節)」を通読する。 【復習】授業内容を復習する。 20 40