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科目の基本情報

開講年度 2017 年度
開講区分 工学部機械工学科 ・専門教育
受講対象学生 学部(学士課程) : 2年次
工学部機械工学科
選択・必修 必修
学科必修
授業科目名 材料力学及び演習
ざいりょうりきがくおよびえんしゅう
Strength of Materials and Exercises
単位数 2.5 単位
受講対象学生
選択・必修
授業科目名
単位数 単位
他学部・他研究科からの受講 他学部の学生の受講可, 他学科の学生の受講可
市民開放授業 市民開放授業ではない
開講学期

前期

開講時間 金曜日 2, 3, 4時限
開講場所

担当教員 稲葉 忠司(工学研究科機械工学専攻),吉川 高正(工学研究科機械工学専攻)

INABA, Tadashi,
YOSHIKAWA, Takamasa

学習の目的と方法

授業の概要 機械や構造物の設計にあたっては,製作された機械構造物が,使用期間中に外力によって破壊したり,大きく変形したりしないようにしなければならない.材料や構造物がもつ破壊に対する抵抗を強度と呼び,構造物に外力が加わっても破壊しないということは,材料が十分な強度を有していることを意味する.また,変形に対する抵抗を剛性と呼び,変形が小さい構造物は十分な剛性を有するという.このように十分な強度と剛性を有する安全な構造物を設計するためには,外力が作用したときの構造物の力の伝わり方や変形を解析することが必要であり,材料力学はこの解析を行うことを目的としている.したがって,材料力学は機械構造物の設計において強度や剛性を保証して,安全に使用されるようにするための基礎学問であり,将来機械エンジニアを目指す学生にとって不可欠な学問である.
学習の目的 十分な強度と剛性を有する安全な構造物を設計するための基礎知識について学び,理解することを目的とする.
学習の到達目標 応力とひずみの概念,および両者の関係を表すフックの法則について知り,棒の引張・圧縮,はりの曲げ,丸棒のねじり,長柱の座屈などの各事象について,強度と剛性を説明できるようになることを到達目標とする.
ディプロマ・ポリシー
○ 学科・コース等の教育目標
○ JABEE 関連項目

○ 全学の教育目標
感じる力
  •  感性
  •  共感
  •  倫理観
  • ○モチベーション
  •  主体的学習力
  •  心身の健康に対する意識
考える力
  •  幅広い教養
  • ○専門知識・技術
  • ○論理的思考力
  •  課題探求力
  • ○問題解決力
  •  批判的思考力
コミュニケーション力
  •  情報受発信力
  •  討論・対話力
  •  指導力・協調性
  •  社会人としての態度
  •  実践外国語力
生きる力
  •  感じる力、考える力、コミュニケーション力を総合した力

授業の方法 講義 演習

授業の特徴

教科書 材料力学―機械設計の基礎―(戸伏壽昭ほか,コロナ社)
参考書 機械工学入門シリーズ2「材料の力学」(冨田佳宏ほか,朝倉書店)
機械工学エッセンス1「材料力学」(田中啓介・木村英彦,培風館)
成績評価方法と基準 すべての演習問題の解答提出を必須とする.
評価は,定期試験(100点満点)で行い,点数/10を四捨五入して最終成績とし,最終成績6以上を合格とする.
オフィスアワー 水曜日18:00~19:00に,機械棟4階稲葉教員室および吉川教員室にて対応.
電子メールによる受け付け可.
受講要件 特になし.
予め履修が望ましい科目 この授業に先立って,応用微分積分学などで学ぶ微分・積分に習熟しておく必要がある.
発展科目 この授業の発展・応用として,連続体力学,計算機援用工学,機械設計製図Ⅰ(ウインチの設計)がある.
授業改善への工夫 毎回の授業において,その日学ぶ項目の重要性・面白さをしっかりと説明する.毎回の授業は,完結し,前半講義・後半演習とする.演習にあたっては,大学院学生TAが,学生個人個人の疑問に応える.遅刻・私語は一切認めない.
その他

授業計画

キーワード 強度,剛性,応力,ひずみ,弾性,フックの法則,引張・圧縮,熱応力,トラス,衝撃応力,ねじり,曲げ,ねじり,座屈
Key Word(s) Strength,Stiffness,Stress,Strain,Elasticity,Hooke's law,Tension and compression,Thermal stress,Truss,Impact stress,
Bending,Torsion,Buckling
学習内容 第1回 イントロダクション
第2回 機械・構造物の強度設計の基礎を学ぶ.キーワードは,強度および剛性である.引張負荷を中心に解説する.自重で壊れないための設計法,平等強さの棒などを演習する(引張・圧縮応力とひずみ,弾性と塑性,材料の強度と許容応力).
第3回 構造物が高温にさらされる場合の安全性について学び,演習行う(熱応力,不静定問題).
第4回 トラスなど構造物の応力・変形解析法の基礎を学び,演習する(トラス,構造物の強度).
第5回 構造物に衝撃荷重が加わる場合の安全性について学び,演習を行う(衝撃応力,ひずみエネルギー).
第6回 平面図形の幾何学的性質について学び,演習を行う.
第7回 真直はりの曲げⅠ(基本的な荷重条件における曲げモーメント)を学び,演習する.
第8回 真直はりの曲げⅡ(種々の荷重条件における曲げモーメント)を学び,演習する.
第9回 真直はりの曲げⅢ(応力解析)を学び,演習する.
第10回 真直はりの曲げⅣ(平等強さのはり)を学び,演習する.
第11回 真直はりの曲げⅤ(たわみ解析)を学び,演習する.
第12回 真直はりの曲げⅥ(はりの不静定問題)を学び,演習する.
第13回 円形断面棒のねじり強度・変形解析法を学び,演習する(せん断応力,せん断ひずみ).
第14回 構造物の不安定現象(座屈)についての解析法を学び,演習する.
第15回 まとめ
第16回 定期試験
学習課題(予習・復習)
ナンバリングコード(試行) EN-SYST-2

※最初の2文字は開講主体、続く4文字は分野、最後の数字は開講レベルを表します。 ナンバリングコード一覧表はこちら


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