2022年 大学院理工学研究科 シラバス - 航空宇宙工学専攻
設置情報
| 科目名 | 柔軟構造解析 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 航空宇宙工学専攻 | 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1 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | H11A |
| クラス | |||
| その他 | 実務経験のある教員による授業科目 | ||
概要
| 学修到達目標 | 展開宇宙構造物を例に，柔軟な弾性体の幾何学的大変形を伴う運動の特徴について説明できる．また，解析力学と非線形有限要素法に基づく柔軟構造物の運動方程式を定式化できる． |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
柔軟構造物を有する宇宙機の設計・解析に必要となる理論および数値解析法について講義を行う．授業は対面で実施する． |
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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 |
学部レベルの工業力学，材料力学，および弾性力学の知識は使いこなせることを前提として授業を進める． |
授業計画
| 第1回 | この講義全体の狙いと概要の講義 この講義の概要を理解するとともに，過去，および，検討中の展開宇宙構造物について学ぶ． 【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 | 一次元弾性体の運動の力学(1) 1本のケーブルを例に，Lagrange方程式の定式化法について学ぶ． 【事前学習】 配布するプリントをよく読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習し，宿題を解くこと．（180分） |
| 第3回 | 一次元弾性体の運動の力学(2) 1本のケーブルの運動方程式をNewmark-beta法で時間方向に離散化し，Newton法で解く方法について学ぶ．また，その際に導かれる剛性マトリクスの特徴について理解する． 【事前学習】 配布するプリントをよく読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習し，宿題を解くこと．（180分） |
| 第4回 | 一次元弾性体の運動の力学(3) 1本のケーブルを複数の要素で分割した場合の運動方程式と，それをNewton法で解くため必要となる接線行列を導く． 【事前学習】 配布するプリントをよく読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習し，宿題を解くこと．（180分） |
| 第5回 | 一次元弾性体の運動の力学(4) ケーブルネットワーク構造の運動方程式と，それをNewton法で解くため必要となる接線行列を導く． 【事前学習】 配布するプリントをよく読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習し，宿題を解くこと．（180分） |
| 第6回 | 一次元弾性体の運動の力学(5) ケーブルネットワーク構造の運動を実際に数値計算してみる． 【事前学習】 配布するプリントをよく読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習し，宿題を解くこと．（180分） |
| 第7回 | 剛体の運動の力学(1) 剛体の3次元回転の表現方法を学ぶ． 【事前学習】 配布するプリントをよく読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習し，宿題を解くこと．（180分） |
| 第8回 | 剛体の運動の力学(2) 回転増分を修正Rodriguezベクトルで表した場合の，剛体の運動方程式を導く． 【事前学習】 配布するプリントをよく読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習し，宿題を解くこと．（180分） |
| 第9回 | 剛体の運動の力学(3) 剛体の運動方程式のNewton法による解法を定式化する． 配布するプリントをよく読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習し，宿題を解くこと．（180分） |
| 第10回 | 剛体の運動の力学(4) 剛体の3次元運動を実際に数値計算してみる． 配布するプリントをよく読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習し，宿題を解くこと．（180分） |
| 第11回 | Holonomic拘束の組み込み(1) 剛体にケーブルが取り付けられている場合の拘束条件の取り扱い方法について学ぶ． 【事前学習】 配布するプリントをよく読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習し，宿題を解くこと．（180分） |
| 第12回 | Holonomic拘束の組み込み(2) 剛体にケーブルネットワークが取り付けられている場合の運動方程式を導く． 【事前学習】 配布するプリントをよく読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習し，宿題を解くこと．（180分） |
| 第13回 | Holonomic拘束の組み込み(3) 剛体にケーブルネットワークが取り付けられている場合の運動方程式のNewton法による解法を定式化する． 【事前学習】 配布するプリントをよく読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習し，宿題を解くこと．（180分） |
| 第14回 | Holonomic拘束の組み込み(4) 剛体にケーブルネットワーク取り付けられている場合の運動を実際に数値計算してみる． 【事前学習】 配布するプリントをよく読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習し，宿題を解くこと．（180分） |
| 第15回 | 総括 【事前学習】 配布するプリントをよく読んでおくこと．（60分） 【事後学習】 授業内容を復習し，宿題を解くこと．（180分） |
その他
| 教科書 | |
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| 参考資料コメント 及び 資料（技術論文等） |
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| 成績評価の方法 及び基準 |
毎回の宿題のレポートにより評価する．なお，各レポートの配点は等しい． |
| 質問への対応 | 随時，研究室にて，またはメールで質問してください．または，オフィスアワーの際にZoomで直接質問してください． |
| 研究室又は 連絡先 |
連絡先：miyazaki.yasuyuki@nihon-u.ac.jp 研究室：JAXA宇宙科学研究所（相模原キャンパス）研究管理棟4階1425室 オフィスアワー：授業期間中（ただし，冬期休暇中を除く）の毎週月曜の17時～18時にZoomを空けておきますので，もし，何か質問等，話すことがある場合には，ログインしてください．ZoomのURLはCST-VOICEでアナウンスします． |
| オフィスアワー |
月曜 船橋 17:00 ～ 18:00
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| 学生への メッセージ |
柔軟展開構造は，「小さく収納して大きく拡げる」ことができるので，大型宇宙構造物での利用のみならず，超小型衛星への搭載がスタンダートとなりつつあります．そこで，柔軟展開構造の力学の基礎となる，非線形の柔軟構造解析理論（の基礎）をこの授業で理解してほしいと思います． |