2021年 大学院理工学研究科 シラバス - 機械工学専攻
設置情報
| 科目名 | 機械力学特論 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 機械工学専攻 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 安藝 雅彦 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 金曜3 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | F53A |
| クラス | |||
概要
| 学修到達目標 | 工業力学，機械力学で修得した知識を基にマルチボディシステムの機構解析技術（マルチボディダイナミクス）を学ぶ．主に平面問題を対象とし，マルチボディシステムの運動方程式の立て方，シミュレーション技術等を扱う． 以下の項目を学習目標とする： (1) 運動学解析・動力学解析に必要なベクトル・行列の演算ができるようになる． (2) 簡単なマルチボディシステムの運動学解析ができるようになる． (3) 簡単なマルチボディシステムの運動方程式を立てられるようになる． (4) 簡単なマルチボディシステムの動力学解析ができるようになる． |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
パワーポイントを用いた講義を行う．毎回，理解度を深めるための演習問題を解く時間を設ける． |
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準備学習（予習・ 復習等）の内容・ 受講のための 予備知識 |
学部課程の工業力学Ⅰ，工業力学Ⅱ ，プログラミングの基礎を理解していることが望ましい． |
授業計画
| 第1回 | 【ガイダンス】 講義のねらい，学習目標，講義の概要，受講上の注意事項，成績評価基準などについて説明する． 【数学の確認と準備】 ・行列の定義と演算 ・ベクトルの演算（ベクトルと行列の微分） [予習] 学部課程の線形代数学を復習する．(120分) [復習] 講義で扱った演習問題を解き直す．(120分) |
|---|---|
| 第2回 | 【運動学の基礎(1)】 ・運動学の基本的な考え方 ・幾何ベクトルと代数ベクトル ・平面運動における位置と回転姿勢の表現 [予習] 学部課程の工業力学の運動学に関する項目を復習する．(120分) [復習] 講義で扱った演習問題を解き直す．(120分) |
| 第3回 | 【運動学の基礎(2)】 ・速度と角速度 ・加速度と角加速度 ・ボディ上の任意点の速度と加速度の表現 [予習] 学部課程の工業力学の運動学に関する項目を復習する．(120分) [復習] 講義で扱った演習問題を解き直す．(120分) |
| 第4回 | 【運動学の基礎(3)】 ・運動学における三者の関係 ・ボディが複数ある場合の位置，速度，加速度 [予習] 学部課程の工業力学の運動学に関する項目を復習する．(120分) [復習] 講義で扱った演習問題を解き直す．(120分) |
| 第5回 | 【運動学的拘束】 ・システムの自由度 ・拘束とは何か ・基本拘束，距離拘束 ・ジョイント拘束（回転ジョイント，直動ジョイント） ・駆動拘束 [予習] 運動学における拘束とは何か調べる．(120分) [復習] 講義で扱った演習問題を解き直す．(120分) |
| 第6回 | 【マルチボディシステムの運動学解析(1)】 ・運動学解析 ・位置解析，速度解析，加速度解析 [予習] 運動学解析とはどんなものか調べる．(120分) [復習] 講義で扱った演習問題を解き直す．(120分) |
| 第7回 | 【マルチボディシステムの運動学解析(2)】 ・運動学解析の手順 ・運動学解析の具体例 【まとめ課題(1)の出題】 [予習] マルチボディシステムの運動学解析がどのようなものか調べる．(120分) 【復習】講義で扱った演習問題を解き直す．(120分) |
| 第8回 | 【動力学の基礎】 ・動力学の概要 ・質量と慣性モーメント，運動量と角運動量，力要素（ばね力，ダンパ力，アクチュエータ力） ・拘束のない系の運動方程式（ニュートン・オイラーの運動方程式） [予習] 学部課程の工業力学の動力学に関する項目を復習する．(120分) [復習] 講義で扱った演習問題を解き直す．(120分) |
| 第9回 | 【拘束系の運動方程式(1)】 ・拘束力 ・拘束系の運動方程式の分類 ・拘束力消去法 [予習] 拘束力とは何か調べる．(120分) [復習] 講義で扱った演習問題を解き直す．(120分) |
| 第10回 | 【拘束系の運動方程式(2)】 ・仮想仕事の原理，ダランベールの原理 ・仮想パワーの原理 [予習] 仮想仕事の原理，ダランベールの原理，仮想パワーの原理とは何か調べる．(120分) [復習] 講義で扱った演習問題を解き直す．(120分) |
| 第11回 | 【拘束系の運動方程式(3)】 ・ケインの運動方程式 ・Velocity Transformation（速度変換法） [予習] ケインの運動方程式について調べる．(120分) [復習] 講義で扱った演習問題を解き直す．(120分) |
| 第12回 | 【拘束系の運動方程式(4)】 ・微分代数型運動方程式 [予習] 微分代数型運動方程式とは何か調べる．(120分) [復習] 講義で扱った演習問題を解き直す．(120分) |
| 第13回 | 【マルチボディシステムの動力学解析】 ・順動力学解析 ・逆動力学解析 [予習] マルチボディシステムの動力学解析とは何かを調べる．(120分) [復習] 講義で扱った演習問題を解き直す．(120分) |
| 第14回 | 【発展的な内容】 ・接触・摩擦・衝突 ・リカーシブ法 [予習] マルチボディダイナミクスにおける接触力の扱いを調べる．リカーシブ法とは何か調べる．(120分) [復習] 講義で扱った演習問題を解き直す．(120分) |
| 第15回 | 【まとめ】 全体のまとめを行う． 【まとめ課題(2)の出題】 [予習] 今までに学習した内容をまとめておく．(120分) [復習] 講義で扱った演習問題を解き直す．(120分) |
その他
| 教科書 |
特に指定しない
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| 参考資料コメント 及び 資料（技術論文等） |
岩村 誠人 『マルチボディダイナミクス入門』 森北出版 2018年
田島 洋 『マルチボディダイナミクスの基礎―3次元運動方程式の立て方』 東京電機大学出版局 2006年
Shabana, A. A., Computational Dynamics, Wiley-Interscience, 2010
Nikravesh, P. E. 『Planar Multibody Dynamics: Formulation, Programming with MATLAB®, and Applications』 CPC Press 2018年
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| 成績評価の方法 及び基準 |
毎回授業で提出する課題および出席を40%，2回分のまとめ課題を60％とし，100点満点に換算して60点以上を合格とする．毎回授業の終わりに15分程度の演習を実施する．まとめ課題にはMATLABまたはOctaveを用いたプログラミングの演習問題も含まれる． |
| 質問への対応 | 常時受付． |
| 研究室又は 連絡先 |
駿河台校舎タワー・スコラS1712室 メールアドレス：aki@mech.cst.nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
火曜 駿河台 10:40 ～ 12:10
水曜 駿河台 10:40 ～ 12:10
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| 学生への メッセージ |
AdamsやSimpackなど機構解析ソフトウェアに利用されているアルゴリズムの基礎となる考え方を学びます． |