| 本科 | 選択・必修 | 開設時期 | 単位数 | 授業形態 | 担 当 | |||
| 機械電気 | 必修 | 3年 | 2 | 講義 | 森野 数博 | |||
| 【授業の概要】 機械や構造物の寸法は、安全でしかも経済的に使用する観点から決めることが肝要である。そのためには、そこに作用する力と変形を的確に知る必要があり、材料力学ではこれについて学ぶが、３年次では最も重要な引張圧縮と曲げに関する多くの例題を通して、基礎力と応用力を養う。 | ||||||||
| 【授業の進め方】 おおむね教科書に沿って講義を進めるが、いたずらに多くを教えるのではなく、引張圧縮と曲げで対処すべき全容を明らかにした上で、それらの現象が共通の原理に支配されていることを示すとともに、その物理的意味を把握できるようにする。レポートは10回程度課し、学習シートは毎回用意するように努める。 | ||||||||
| 【授業計画】 | 【授業項目】 | 【内 容】 | ||||||
| 1回 | ガイダンス、応力とひずみ | 学科の系統図をもとに材料力学の位置づけを明確にし、目的と内容を説明。基本となる応力とひずみについて確実に理解する。 | ||||||
| 2回 | 応力とひずみの関係、許容応力と安全率 | フックの法則を示し、弾性係数の大小の意味を理解する。塑性域まで含めた応力−ひずみ線図を説明。許容応力の意味を図上で理解。レポート。 | ||||||
| 3回 | 引張りと圧縮（断面が変化する棒） | 断面が変化する棒について、力の釣り合いから、任意の断面に作用する力を求めればいいことを理解する。 | ||||||
| 4回 | 引張りと圧縮（トラス） | トラスについて、荷重点の力の釣り合いから、各棒材に作用する力を求めればいいことを理解する。レポート。 | ||||||
| 5回 | 引張りと圧縮（内圧を受ける物体） | 内圧を受ける薄肉円筒には二つの引張力が生じることを理解し、導出できるようにする。その大小関係から、薄肉容器の特性を理解する。レポート。 | ||||||
| 6回 | 引張りと圧縮（自重を受ける物体、慣性力・遠心力を受ける物体） | 自重で生じる応力は小さいことを理解する。エレベータとプロペラで慣性力と遠心力の扱い方を理解する。レポート。 | ||||||
| 7回 | 引張りと圧縮（不静定問題） | 不静定問題の意味するところを理解し、同心に配置された同じ長さの円柱と円筒の圧縮問題で取扱い方を理解する。レポート。 | ||||||
| 8回 | 引張りと圧縮（熱応力） | 熱応力が生じる理由を理解し、それが無視できない大きさになりうることを認識し、具体例を解けるようにする。レポート。 | ||||||
| 中間試験 | 引張りと圧縮について、代表的な各種問題で力の求め方が理解でき、生じる応力やひずみを求めうるか、同レベルの応用問題で確認する。 | |||||||
| 9回 | 中間試験の解答、曲げの重要性、基本用語の説明 | 中間試験の解答の後、曲げに入る。曲げの重要性をチョークの破壊荷重で確認し、基本用語を紹介する。 | ||||||
| 10回 | せん断力と曲げモーメント（片持梁） | 曲げでは曲げ応力を求めることが最も重要であり、そこでは曲げモーメントが大きなウェートを占めていることを理解する。まず片持梁。 | ||||||
| 11回 | せん断力と曲げモーメント（片持梁） | 等分布荷重ならびに曲げモーメントが作用する場合の考え方について理解する。その後、三角形分布荷重を扱う。 | ||||||
| 12回 | せん断力と曲げモーメント（両端支持梁） | 両端支持梁の支点における反力の求め方を理解し、両端支持梁の問題は片持梁の考え方で解けることを理解する。 | ||||||
| 13回 | せん断力と曲げモーメント（両端支持梁） | 等分布荷重ならびに曲げモーメントが作用する場合の考え方について理解する。 | ||||||
| 14回 | 前期末試験 | 片持梁と両端支持梁の反力、せん断力、曲げモーメントならびにＳＦＤとＢＭＤが基本的な問題について解けるか確認する。 | ||||||
| 15回 | 前期末試験の解答、授業アンケート、せん断力と曲げモーメント（多くの荷重を受ける片持梁） | 前期末試験の解答の後、多くの荷重を受ける片持梁を例に、重ね合わせの原理を理解する。 | ||||||
| 16回 | せん断力と曲げモーメント（２点支持梁） | 集中荷重が作用する場合の２点支持梁の取扱いについて理解する。 | ||||||
| 17回 | せん断力と曲げモーメント（２点支持梁） | 等分布荷重が作用する場合の２点支持梁の取扱いについて理解する。複雑そうにみえるが、そうではないことを納得する。 | ||||||
| 18回 | ＲＱＭテスト | 代表的な10とおりの梁について、反力、せん断力、曲げモーメント、ＳＦＤ、ＢＭＤの試験する。全員が80点をクリアすることを求める。 | ||||||
| 19回 | せん断力と曲げモーメントの関係、移動荷重 | 曲げモーメントを微分した値がせん断力であることを理解し、せん断力が０の位置で曲げモーメントが極値をもつことを理解する。 | ||||||
| 20回 | 曲げ応力（基礎式、梁全体の分布状態） | 曲げ応力の基礎式を導き、その意味するところを、梁全体の分布状態を描くことで、確実に理解する。レポート。 | ||||||
| 21回 | 断面二次モーメント（上下対称形状） | 断面二次モーメントの定義を使い、代表的な値を求める。 | ||||||
| 22回 | 断面二次モーメント（上下対称形状） | 断面二次極モーメントの定義を使い、代表的な値を求める。 | ||||||
| 23回 | 曲げ応力（上下対称形状） | 上下対称形状の梁について、曲げ応力を求める。 | ||||||
| 中間試験 | 各種梁のせん断力や曲げモーメントに関する応用問題が解けるようにする。断面二次モーメントを求め、上下対称形状の梁について曲げ応力を求めることができるか確認する。 | |||||||
| 24回 | 中間試験の解答、図心 | 中間試験の解答の後、断面一次モーメントを用いた図心の求め方について理解する。 | ||||||
| 25回 | 断面二次モーメント（上下不対称形状） | 上下不対称な断面形状の断面二次モーメントの求め方について、しっかりとその手順を理解する。レポート。 | ||||||
| 26回 | 曲げに強い断面形状（断面係数の比較） | 曲げに強い形状が断面係数の比較により判定できることをまず理解し、正方形と同じ断面積をもつさまざまな形状について比較し、その特徴を把握する。レポート。 | ||||||
| 27回 | 曲げに強い断面形状（最適形状の求め方） | 曲げに弱い形状を分析することより、とがった先端を削れば強くなることを理解し、曲げに強い最適形状の求め方を理解する。レポート。 | ||||||
| 28回 | 曲げ応力（上下不対称形状） | 上下対称形状の梁について、曲げ応力を求める。 | ||||||
| 29回 | 後期末試験 | 曲げに強い断面形状についての理解度を確認するとともに、上下不対称形状の曲げ応力を求める問題により、一連の内容が理解できているかどうかを確認する。 | ||||||
| 30回 | 後期末試験の解答、総括、授業アンケート | 後期末試験の解答の後、１年間のまとめをし、引張圧縮と曲げはどちらの場合も考え方はひとつであることを再確認する。 | ||||||
| 【到達目標】 | 引張圧縮ならびに曲げ、どちらの場合も考え方は共通していることを授業やレポートで扱った問題を通じて理解し、それに関連した同レベルの応用問題には、50％は対応できることをもって最低の到達レベルとする。 | 【徳山高専学習・教育目標】 | Ｃ１ | 【JABEE基準1(1)】 | ||||
| 【評価法】 | ４回の試験結果の平均で評価する。10回程度課すレポートはあくまで実力をつけるために行うものと位置づける。また、毎回用意する学習シートも同様の役割である。 最終評価点＝（前期中間＋前期末＋後期中間＋後期末）／４ | |||||||
| 【テキスト】 | 中原一郎：「実践 材料力学」（養賢堂） 参 考 書：図書館に各種あり | |||||||
| 【関連科目】 | 本 科：弾塑性論、材料学、機械設計論I、機械設計論II、有限要素法、計算力学 専攻科：弾性力学、材料強度論、材料設計工学、ＣＡＥ | |||||||