2019年 理工学部 シラバス - 航空宇宙工学科
設置情報
| 科目名 | 材料力学Ⅰ | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 航空宇宙工学科 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 宮﨑 康行 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 月曜4 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | H14A |
| クラス | |||
| ポリシー | ディプロマ・ポリシー【DP】 カリキュラム・ポリシー【CP】 | ||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 棒の変形理論の理解を通じて，強度や剛性，応力，歪といった，材料力学の基礎となる概念を理解するとともに，梁に作用するせん断力と曲げモーメントや，梁に生じる曲げ応力の算出法を身につける． |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
配布するテキストに沿って，板書により授業を行う． |
| 履修条件 | 【未来博士工房対応科目】 必ず，「材料力学演習Ⅰ」も併せて受講すること．また，授業内容は，「力と運動の物理学Ⅰ」を修得していることと，高校の物理Ⅱ，数学Ⅲを理解していることを前提にしているので，これらについては十分に復習しておくこと． |
授業計画
| 第1回 | はじめに ① 材料力学Ⅰ～Ⅲの全体の流れの確認 本学科で学ぶ材料力学Ⅰ～Ⅲの全体の流れについて確認する． ② 講義の概要 材料力学Ⅰにおいて学ぶ内容と位置付けについて確認する． ③ 弾性変形と塑性変形 弾性変形と塑性変形の概念について学ぶ． ④ 応力と強度の概念 設計に欠かせない「応力」とその「作用面」いうものについて，定義，必要性，ならびに，種類について学ぶ．また，「強度」という概念について学ぶ． 【事前学習】 シラバスの内容をよく読んでおくこと．（20分） 【事後学習】 授業内容を復習し，今後の授業の概要を把握しておくこと（180分） |
|---|---|
| 第2回 | 棒に作用する軸力と応力 「フリーボディーダイアグラム」という考え方について学び，作用・反作用の法則を考慮しながら，棒の任意の「作用面」に作用する「軸力」と「応力」を求める方法について学ぶ． 【事前学習】 テキストの第2章を読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習するとともに，宿題を解くこと．（180分） |
| 第3回 | 棒の伸びと歪と応力(1) 「歪」の概念と定義について学び，棒に引張力を作用させた場合の棒の変形，ならびに，棒に生じる「応力」と「歪」との関係について学ぶ．そして，材料力学Ⅰで学ぶ理論の適用範囲について確認する． 【事前学習】 テキストの第3章を読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習するとともに，宿題を解くこと．（180分） |
| 第4回 | 棒の伸びと歪と応力(2) 棒に様々な力が作用した場合の棒の「変位」の算出法を学ぶ． 【事前学習】 テキストの第4章を読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習するとともに，宿題を解くこと．（180分） |
| 第5回 | 棒の伸びと歪と応力(3) 「静定」と「不静定」について学び，不静定問題における棒の「変位」の算出法を学ぶ． 【事前学習】 テキストの第5章を読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習するとともに，宿題を解くこと．（180分） |
| 第6回 | トラスの変形(1) 複数の棒をピンで結合した「トラス構造」について学び，「静定トラス」に外力を作用させた場合に棒に生じる「応力」や，結合点の「変位」の算出法を学ぶ． 【事前学習】 テキストの第6章を読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習するとともに，宿題を解くこと．（180分） |
| 第7回 | トラスの変形(2) 前回の発展として，「不静定トラス」に外力を作用させた場合に棒に生じる「応力」や，結合点の「変位」の算出法を学ぶ．また，「静定トラス」も含め，より複雑な「トラス構造」の「変位」の算出法を学ぶ． 【事前学習】 テキストの第7章を読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習するとともに，宿題を解くこと．（180分） |
| 第8回 | 復習 これまでの内容を復習する． 【事前学習】 これまでの授業内容を復習しておくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習すること．（180分） |
| 第9回 | 熱応力 変位を拘束された棒に生じる「熱応力」について学ぶ． 【事前学習】 テキストの第８章を読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習するとともに，宿題を解くこと．（180分） |
| 第10回 | 梁に生じる応力とその合応力 「梁」について学び，「棒」と「梁」の違いを理解する．また，その際に生じる「曲げ応力」と「せん断応力」について学ぶ．そして，「合応力」という概念を学び，その具体例としての「軸力」，「せん断力」ならびに「曲げモーメント」の概念について学ぶ． 【事前学習】 テキストの第9章を読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習するとともに，宿題を解くこと．（180分） |
| 第11回 | 梁に生じるせん断力と曲げモーメント 「梁」に外力を作用させた場合に「梁」に生じる「せん断力」と「曲げモーメント」の算出法を学ぶ． 【事前学習】 テキストの第10章を読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習するとともに，宿題を解くこと．（180分） |
| 第12回 | SFDとBMD (1) 「せん断力図（SFD）」と「曲げモーメント図（BMD）」の考え方，ならびに描画法を学ぶ． 【事前学習】 テキストの第11章を読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習するとともに，宿題を解くこと．（180分） |
| 第13回 | SFDとBMD (2) 前回に引き続き，SFDとBMDの描画法について学ぶ． 【事前学習】 テキストの第12章を読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習するとともに，宿題を解くこと．（180分） |
| 第14回 | 曲げ応力の設計への応用 「曲げ応力」について再確認し，曲げを受ける梁の設計法の基礎について学ぶ． 【事前学習】 テキストの第13章を読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習するとともに，宿題を解くこと．（180分） |
| 第15回 | 断面二次モーメント 「断面二次モーメント」の定義およびその計算法を例題を通じてマスターする．特に平行軸の定理による断面二次モーメントの算出法について学ぶ． 【事前学習】 テキストの第14章を読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 第9回から第15回までの授業内容を復習しておくこと．（220分） |
その他
| 教科書 | |
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| 参考書 |
材料力学教育研究会 『新形式 材料力学の学び方・解き方』 共立出版
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| 成績評価の方法 及び基準 |
棒の変形理論の理解を通じて，強度や剛性，応力，歪といった，材料力学の基礎となる概念を理解し，梁に作用するせん断力と曲げモーメントや，梁に生じる曲げ応力を算出できるかを評価する．評価は「材料力学演習Ⅰ」と合わせて行っており，「材料力学Ⅰ」の宿題（15%），「材料力学Ⅰ」の期末試験（30%），「材料力学演習Ⅰ」の演習（37%），「材料力学演習Ⅰ」の期末試験（18%）により算出した評価が，「材料力学演習Ⅰ」と「材料力学Ⅰ」の評価となる． |
| 質問への対応 | 随時，メールにて受け付けています． |
| 研究室又は 連絡先 |
323室．メールは，miyazaki.yasuyuki@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
月曜 船橋 17:00 ～ 19:00 323室
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| 学生への メッセージ |
材料力学は航空宇宙工学の基礎ですし，航空機や宇宙機の設計に必要となる知識が満載ですので，是非，理解して，使いこなせるようになってください！ |