2024年 理工学部 シラバス - 機械工学科
設置情報
| 科目名 | 材料力学Ⅰ | ||
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| 設置学科 | 機械工学科 | 学年 | 2年 |
| 担当者 | 加藤 保之 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 月曜3 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | F13N |
| クラス | B | ||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 物体に力が作用すると物体は運動を始めたり変形をするが、材料力学では主として物体の変形について調べる。変形する物体の内部には内力が生じるが、その内力が大きくなると物体は破壊してしまう。このように材料力学は物体の強度および変形について学ぶ学問である。 具体的には、 1）機械構造材料の力学的性質(機械的性質) 、 2）強度計算における許容応力（安全率）の考え方、 3）外力と内力の概念、 4）力の釣り合いと静定問題、 5）内力(応力)と変形(ひずみ)の関係、 6）機械構造物に現実に作用する外力と簡略化し理想化した解析モデルの関係、 などの項目を習得することで授業計画で詳述する個々のテーマに対し、それらの課題(問題)を解き、説明する能力を身に着けることができる。 |
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| 授業形態及び 授業方法 |
本授業は「対面による講義」で行う。従って、黒板を用いた板書による講義形式で行う、そのため、講義内容を要領よくノートにとる必要がある(ただし、コロナウィルス等の影響で対面による講義ができない際には、パワーポイントによる講義形式を併用する可能性もある)。理解度を深めるためには材料力学演習は不可欠であるので、材料力学Ⅰの講義と平行して行われる機械力学・材料力学演習Aに毎回出席し、多くの問題を解くことで，問題の解き方の手順を把握する必要がある。 |
| 履修条件 | 1）初等線形代数学を理解し応用できること。 2）簡単な微分および積分を理解し応用できること。 |
| ディプロマ・ポリシー（DP）及びカリキュラム・ポリシー（CP）との関連 | 本授業科目はDP3・4及びCP3・4に該当しています。 |
授業計画
| 第1回 | 【授業内容: 講義概要】講義概要の説明、授業計画の説明、成績評価方法、 第1章 序論、材料力学の役割と目的、外力と内力の概念 | 【事前学修】シラバスの内容を確認する。また教科書の1ページから8ページを読んで理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学修】初回の講義で説明した外力と内力の定義についての講義の内容を復習すること。 | 事前学修：2時間 事後学修：2時間 |
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| 第2回 | 【授業内容: 応力・ひずみの概念】 応力の定義とひずみの定義 | 【事前学修】教科書の9ページから15ページを読み理解できない箇所をまとめておく。 【事後学修】第2回目の講義で説明した応力とひずみの定義についての講義を復習すること。 | 事前学修：2時間 事後学修：2時間 |
| 第3回 | 【授業内容: 金属材料の機械的性質】 金属材料の機械的性質(フックの法則など)、弾性と塑性、材料の強度と許容応力、機械設計と安全性 | 【事前学修】教科書の16ページから26ページを読んで理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学修】第3回目の講義で説明した金属材料の機械的性質についての講義を復習すること。 | 事前学修：2時間 事後学修：2時間 |
| 第4回 | 【授業内容: 引張・圧縮を受ける棒の内力と変形（1）】 一様断面棒の内力と伸びの関係、変断面棒の内力と伸びの関係 | 【事前学修】教科書の2.1節と2.2節(27ページから40ページ)を読んで理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学修】第4回目の講義で説明した棒の内力と伸びについての講義を復習するとともに、教科書の例題や与えられた課題の問題を解き理解を深めること。 | 事前学修：2時間 事後学修：2時間 |
| 第5回 | 【授業内容: 引張・圧縮を受ける棒の内力と変形（2）】 自重による棒の伸び，遠心力による伸び | 【事前学修】教科書の2.3節(41ページから46ページ)を読んで理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学修】第5回目の講義で説明した自重または遠心力を受ける棒についての講義を復習するとともに、教科書の例題や与えられた課題の問題を解き理解を深めること。 | 事前学修：2時間 事後学修：2時間 |
| 第6回 | 【授業内容: 引張・圧縮を受ける棒の内力と変形（3）】 引張・圧縮を受ける変断面棒の内力と変形といくつかの例題 | 【事前学修】教科書の2.4節(47ページから57ページ)を読み予め理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学修】第6回目の講義で説明した変断面棒の内力と変形についての講義を復習するとともに、教科書の例題や与えられた課題の問題を解き理解を深めること。 | 事前学修：2時間 事後学修：2時間 |
| 第7回 | 【授業内容: 静定トラス構造（1）】 静定トラス構造について、トラスの剛性と強度、静定トラスの内力の求め方 | 【事前学修】教科書の2.5節(58ページから60ページ)を読み予め理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学修】第7回目の講義で説明した静定トラスの内力の求め方についての講義を復習するとともに、教科書の例題や与えられた課題の問題を解き理解を深めること。 | 事前学修：2時間 事後学修：2時間 |
| 第8回 | 【授業内容: 静定トラス構造（2）】 静定トラスの変形の求め方、静定トラス構造のいくつかの例題 | 【事前学修】教科書の2.5節(61ページから63ページ)を読み予め理解できない箇所をまとめておくこと。(120分) 【事後学修】第8回目の講義で説明した静定トラスの変形の求め方についての講義を復習するとともに、教科書の例題や与えられた課題の問題を解き理解を深めること。(120分) | 事前学修：2時間 事後学修：2時間 |
| 第9回 | 【授業内容】棒の引張・圧縮に関する小テストと問題解説 (まとめ) | 【事前学修】第2章について復習をする必要がある。 【事後学修】問題を解き直し、解けなかった箇所を復習する。また、これまでの授業で解説してきた問題と類似の問題を解き、理解度を再確認する。 | 事前学修：2時間 事後学修：2時間 |
| 第10回 | 【授業内容: 丸棒のねじり（1）】 せん断ひずみとせん断応力、ねじりモーメントとねじり率の関係 | 【事前学修】教科書の3.1節のせん断応力とせん断ひずみ(71ページから74ページ)ならびに3.2節の円形断面軸の捩り(75ページから83ページ)を読み予め理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学修】第10回目の講義で説明した円形断面軸の捩りについての講義を復習するとともに、教科書の例題や与えられた課題の問題を解き理解を深めること。 | 事前学修：2時間 事後学修：2時間 |
| 第11回 | 【授業内容: 丸棒のねじり（2）】 変断面棒のねじりの取り扱い方、段付き棒のねじり問題、いくつかの例題 | 【事前学修】教科書の3.3節の円形変断面軸の捩り(84ページから90ページ)を読み予め理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学修】第11回目の講義で説明した円形変断面軸の捩りについての講義を復習するとともに、教科書の例題や与えられた課題の問題を解き理解を深めること。 | 事前学修：2時間 事後学修：2時間 |
| 第12回 | 【授業内容: 曲げモーメントとせん断力（1）】 せん断力と曲げモーメント及びその符号の定義、せん断力図と曲げモーメント図 | 【事前学修】教科書の4.1節のはりの種類と支持方法(91ページから93ページ)ならびに4.2節の片持ちはりのせん断力と曲げモーメント(94ページから105ページ)を読み，予め理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学修】第12回目の講義で説明した片持ちはりのせん断力と曲げモーメントについての講義を復習するとともに、教科書の例題や与えられた課題の問題を解き理解を深めること。 | 事前学修：2時間 事後学修：2時間 |
| 第13回 | 【授業内容: 曲げモーメントとせん断力（2）】 各種はりのせん断力図と曲げモーメント図 | 【事前学修】教科書の4.3節の単純支持はりの曲げモーメントとせん断力(106ページから114ページ)を読み予め理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学修】第13回目の講義で説明した単純支持はりや張り出しはりのせん断力図と曲げモーメント図の求め方についての講義を復習するとともに、教科書の例題や与えられた課題の問題を解き理解を深めること。 | 事前学修：2時間 事後学修：2時間 |
| 第14回 | 【授業内容: 曲げモーメントとせん断力（3）】 せん断力図と曲げモーメント図の特性，いくつかの例題 | 【事前学修】教科書の4.4節のせん断力と曲げモーメントの関係ならびに4.5節の面積モーメント法(115ページから117ページ)を読み予め理解できない箇所をまとめておくこと。 【事後学修】第14回目の講義で説明したせん断力図と曲げモーメント図の特性についての講義を復習するとともに、教科書の例題や与えられた課題の問題を解き理解を深めること。 | 事前学修：2時間 事後学修：2時間 |
| 第15回 | 【授業内容】棒の捩り・曲げに関する小テストと問題解説(まとめ) | 【事前学修】第3章と第4章について復習をする必要がある。 【事後学修】再度問題を解き直し、解けなかった箇所を復習する。また、これまでの授業で解説してきた問題と類似の問題を解き、理解度を再確認する。 | 事前学修：2時間 事後学修：2時間 |
その他
| 教科書 |
材料力学 基礎編・応用編 (独自に製本した教科書)。著者: 冨岡 昇、加藤 保之、岡部 顕史、 前期の最初の講義で配布予定。
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| 参考書 |
山田嘉昭 奥村秀人 共編著 『新材料力学 上 下』 培風館 1993年 第1版
辻知章 著 『なっとくする材料力学』 講談社 2002年 第1版
「新材料力学上・下」は、例題が豊富で丁寧に解説がなされている。
「なっとくする材料力学」は、短時間で読んで材料力学とは一体何かを理解するのに適している。
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| 成績評価の方法 及び基準 |
レポート(課題)、講義の参加状況と小テストの解答状況を考慮した平常点を30％、定期試験を70％とし、100点満点に換算して60点以上を目標が達成されたものとして合格とする。ただし、コロナウィルスの影響で成績の評価基準を変更することも考えられる。その際には、変更箇所をアナウンスする。 |
| 質問への対応 | 下記のオフィスアワーの時間以外にも質問は研究室にて随時受け付ける。なお、研究室では大学院生による指導も受けることが出来る。 |
| 研究室又は 連絡先 |
駿河台校舎 タワースコラ 17階 S1717室 加藤研究室 メールアドレス: kato.yasuyuki@nihon-u.ac.jp ℡: 03-3259-0751(加藤研究室) 連絡が取れない場合は，同科目を担当している下記の岡部先生に質問をすることもできます。 駿河台校舎 タワースコラ 17階 S1703室 岡部研究室 |
| オフィスアワー |
水曜 駿河台 12:10 ～ 13:20 駿河台校舎 タワースコラ 17階 S1717室 加藤研究室
月曜 駿河台 12:10 ～ 13:20 駿河台校舎 タワースコラ 17階 S1703室 岡部研究室
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| 学生への メッセージ |
材料力学は機械工学の基幹科目のひとつです。将来機械エンジニアとして活躍するためには是非とも身に着けておくべき基礎科目です。努力して自分のものにしてください。 |