| 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(一部学習シートを含む)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 | 学科／専攻の系統図をもとに材料力学の位置づけを明確にし、シラバスに基づき目的や内容を紹介するとともに、授業の進め方や評価法などについて説明する。まず最初に、基本となる応力について確実に理解する。 | ||||||
| 2 回 | ひずみ、フックの法則 | ひずみの考え方を確実に理解し、フックの法則において、弾性係数の大小の意味を理解する。レポート。 | ||||||
| 3 回 | 応力とひずみの関係、許容応力と安全率 | 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する。レポート。 | ||||||
| 4 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。レポート。 | ||||||
| 5 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。 | ||||||
| 6 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。 | ||||||
| 7 回 | 中間試験 | 引張りと圧縮について、代表的な各種静定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。 | ||||||
| 8 回 | 中間試験の解答、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） | 中間試験の解答の後、自重の影響、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。 | ||||||
| 9 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などで取扱い方を理解する。レポート。 | ||||||
| 10 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、代表的な具体例を解けるようにする。レポート。 | ||||||
| 11 回 | 曲げの重要性、基本用語の説明、せん断力と曲げモーメント（片持梁） | 曲げの重要性を確認し、基本用語を説明する。曲げで最も重要なのは曲げ応力、そこでは曲げモーメントがポイントであることを認識し、すべての基本となる集中荷重を受ける片持梁を理解する。 | ||||||
| 12 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。 | ||||||
| 13 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。 | ||||||
| 14 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両端支持梁の考え方について理解する。 | ||||||
| 15 回 | 前期末試験 | 引張圧縮の不静定問題、熱応力の基本問題、片持梁と両端支持梁の反力、せん断力、曲げモーメント、ＳＦＤとＢＭＤの基本的な問題が解けるか確認する。 | ||||||
| 16 回 | 答案返却など | 前期末試験の解答。授業アンケート実施。 | ||||||
| 17 回 | せん断力と曲げモーメント（２点支持梁） | 集中荷重と等分布加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 | せん断力と曲げモーメント（重ね合わせの原理） | 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。 | ||||||
| 19 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の試験をする。全員が80点をクリアすることを求める。 | ||||||
| 20 回 | せん断力と曲げモーメントの関係、せん断力と曲げモーメントの応用問題 | 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最大値をもつことを理解する。曲げに関する応用問題（プリント）の解答。 | ||||||
| 21 回 | 曲げ応力（基礎式、梁全体の応力分布状態） | 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。 | ||||||
| 22 回 | 断面係数、曲げ応力 | 基本的な形状（長方形と円形）の断面係数が与えられたとき、いくつかの具体例を通して生じる曲げ応力を求める。 | ||||||
| 23 回 | 中間試験 | 梁のせん断力や曲げモーメントに関する応用問題（含基本問題）が解けるか。梁全体に生じる曲げ応力分布が理解できているか、簡単な曲げ応力が求めれるか確認する。 | ||||||
| 24 回 | 中間試験の解答、断面二次モーメント（上下対称形状） | 中間試験の解答の後、断面二次モーメントの定義を使い、代表的な値を求める。 | ||||||
| 25 回 | 断面二次極モーメント、重ね合わせの原理、曲げ応力 | 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。断面二次モーメントに関する重ね合わせの原理も理解する。上下対称形状の梁について、曲げ応力を求める。 | ||||||
| 26 回 | 曲げ応力（上下対称形状）の応用 | 上下対称形状の梁について、曲げ応力を求めたり、逆に許される梁の形状や長さ、荷重を求めるなど、曲げに関する式を自在に使いこなせるようにする。レポート。 | ||||||
| 27 回 | 図心と平行軸の定理 | 断面一次モーメントを用いた図心の求め方、ならびに断面二次モーメントに関する平行軸の定理を理解し、使えるようにする。レポート。 | ||||||
| 28 回 | 断面二次モーメント（上下不対称形状） | 上下が不対称な形状の図心まわりの断面二次モーメントをいくつか求め、それを求める一連の手順を確実に理解する。レポート。 | ||||||
| 29 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再確認し、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。 | ||||||
| 30 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により、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し、その特徴を再度確実に理解する。 | ||||||
| 31 回 | 後期末試験 | 上下対称形状をした梁の曲げ応力問題が自在に解けるか。上下不対称形状の曲げ応力を求める問題により、曲げに強い形状と一連の内容が理解できているかどうかを確認する。 | ||||||
| 32 回 | 答案返却など | 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。授業アンケート実施。 | ||||||
| 【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】 | 前期末と後期末の総合評価の平均を学年末評価とする。各総合評価は中間と期末の試験成績の平均（９０％）とレポート（１０％）により行う。 最終評価点＝（前期末総合評価＋後期末総合評価）／２ 各期末総合評価＝（（中間試験成績＋期末試験成績）／２）×0.9＋レポート（１０％） | |||||||
| 【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 | |||||||