振動工学Ⅰ (F43Q)

日本大学理工学部

2015年理工学部シラバス - 機械工学科

設置情報

科目名	振動工学Ⅰ 振動の基礎
設置学科	機械工学科	学年	3年
担当者	岡野　道治	履修期	前期
単位	2	曜日時限	木曜3
校舎	駿河台	時間割CD	F43Q
クラス

概要

学修到達目標	機械の性能、信頼性、寿命などを支配するのが振動です。振動問題を解明し、対策を講ずる上で必要な振動工学の基礎知識を得ることがこの授業の目的です。この授業では，振動工学の基本である１自由度系の自由振動と強制振動を重点的に学習をします。また，毎回の授業の目標を掲げますので，目標を達成するように学習してください。
授業形態及び授業方法	板書を中心に授業を進めます。基本的事項を理解するために演習を数多く行います。課題をを4回提出してもらいます。毎回の授業の理解度を提出してもらいます。
履修条件	（1）工業力学Ⅱを受講している事が望ましい。（2）振動工学Ⅱを受講するには，本科目の受講が特に望ましい。

授業計画

第1回	目標：振動工学を勉強するのに必要な準備知識の確認　・振動工学の機械工学での役割　・運動の自由度　・なぜ振動は起きるのか　・機械における振動の弊害　・学習上必要とする事項の確認　・テキストのダウンロードの方法　・講義の進め方
第2回	目標：振動方程式を導けるようになる　・減衰のない１自由度系の自由振動・ばねとばね定数　・ｍｋ系　・単振動と単振子　・平衡点での線形化　・重力の影響　・演習予習：フリーボディダイアグラム，テイラー展開，慣性モーメント，棒のねじり
第3回	目標：振動方程式の解き方　・線形定数係数常微分方程式　・初期条件　・オイラーの公式　・運動の決定　・固有円振動数　・演習予習：線形定数係数常微分方程式の解き方課題：授業の際に提示します
第4回	目標：位相について理解する　・振動の変位，速度，加速度の位相　・極形式ベクトル表示　・演習　・振動中の慣性力予習：極形式ベクトルr=Cexp(jωt)の微分
第5回	目標：減衰力の性質について理解する　・摩擦力　・空気抵抗　・流体抵抗　・構造減衰　・減衰器　・減衰力の性質　・ｍｃｋ系　・振動方程式　・無次元化係数　・減衰比　・演習予習：流体抵抗の性質
第6回	目標：減衰自由振動について理解する　・減衰一自由度系の解　・初期条件　・演習　・単振動の合成　・対数減衰率予習：三角関数の加法定理，対数の性質課題：授業の際に提示します
第7回	目標：過渡振動について理解する　・強制力が働いた場合の振動方程式　・同次解と特解　・振動方程式の解　・過渡状態と定常状態　・数値例予習：Cramerの方法（連立一次代数方程式の解法の一つ）
第8回	目標：共振現象について理解する　・周期的外力を受ける場合の振幅応答　・Ｑ値　・演習予習：YouTubeでタコマ橋，東日本大震災での高層ビルの揺れを検索し視聴
第9回	目標：極形式ベクトルの応用について知る　・ｍｃｋ系の定常振動への極形式ベクトルの応用　・位相差と振幅予習：ベクトル演算課題：授業の際に提示します
第10回	目標：振動による床に伝わる力について理解する　・振動方程式　・床への伝達力　・伝達力の性質　・極形式ベクトルの応用　・演習予習：ベクトル演算
第11回	演習：理解度チェック
第12回	目標：伝達関数について知る　・ステップ関数　・インパルス関数　・ラプラス変換　・ステップ応答　・インパルス応答　・伝達関数　・周波数応答予習：ラプラス変換課題：授業の際に提示します
第13回	目標：任意の外力による応答の計算法について知る　・たたみ込み積分予習：インパルス応答
第14回	目標：非線形振動について知る　・係数励振　・自励振動　・非線形バネ予習：共振現象
第15回	平常試験と試験問題解説　・演習問題の解説

その他

教科書	参考資料はPDFファイルをWeb上で配布します。各自ダウンロードして下さい。初回の講義時に指示をします。また、講義の際のレジメをCSTポータルで配布します。
参考書	小寺忠・矢野澄雄『演習で学ぶ機械力学』森北出版 2014年第3版岩壺卓三・松久寛『振動工学の基礎』森北出版 2014年第新装版
成績評価の方法及び基準	授業の理解度と課題50％，平常試験50％
質問への対応	オフィスアワーあるいは研究室在室の際に対応します．
研究室又は連絡先	３号館349A室
オフィスアワー	水曜駿河台 11:00 ～ 12:30
学生へのメッセージ	振動工学は工業力学を基礎としています。運動方程式の立て方や簡単な定数係数の線形常微分方程式の解法にも慣れてください。

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