柔軟構造解析 (H41B)

日本大学理工学部

2025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	木曜1
校舎	船橋	時間割CD	H41B
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	「対面授業」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．
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．	【事前学修】シラバスの内容をよく読み、柔軟宇宙構造物の例についてしらべておくこと．【事後学修】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．	【事前学修】1時間【事後学修】3時間
第2回	一次元弾性体の運動の力学(1) 　1本の梁の二次元運動を例に，Lagrange方程式の定式化法について学ぶ．	【事前学修】classroomで配布する資料をよく読んでおくこと．【事後学修】授業内容を復習すること．	【事前学修】1時間【事後学修】3時間
第3回	一次元弾性体の運動の力学(2) 　1本の梁の二次元運動方程式を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．	【事前学修】classroomで配布する資料をよく読んでおくこと．【事後学修】授業内容を復習すること．	【事前学修】1時間【事後学修】3時間
第4回	一次元弾性体の運動の力学(3) 　1本の梁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．	【事前学修】classroomで配布する資料をよく読んでおくこと．【事後学修】授業内容を復習し，課題を解くこと．	【事前学修】1時間【事後学修】3時間
第5回	一次元弾性体の運動の力学(4) 　1本の梁の二次元運動を実際に数値計算してみる．	【事前学修】classroomで配布する資料をよく読んでおくこと．【事後学修】授業内容を復習すること．	【事前学修】1時間【事後学修】3時間
第6回	Holonomic拘束の組み込み(1) 　剛体に梁が取り付けられている場合の二次元運動における拘束条件の取り扱い方法について学ぶ．	【事前学修】classroomで配布する資料をよく読んでおくこと．【事後学修】授業内容を復習すること．	【事前学修】1時間【事後学修】3時間
第7回	Holonomic拘束の組み込み(2) 　剛体に梁が取り付けられている場合の二次元運動方程式を導く．	【事前学修】classroomで配布する資料をよく読んでおくこと．【事後学修】授業内容を復習すること．	【事前学修】1時間【事後学修】3時間
第8回	Holonomic拘束の組み込み(3) 　剛体に梁が取り付けられている場合の二次元運動方程式のNewton法による解法を定式化する．	【事前学修】classroomで配布する資料をよく読んでおくこと．【事後学修】授業内容を復習し，課題を解くこと．	【事前学修】1時間【事後学修】3時間
第9回	Holonomic拘束の組み込み(4) 　剛体に梁が取り付けられている場合の二次元運動を実際に数値計算してみる．	【事前学修】classroomで配布する資料をよく読んでおくこと．【事後学修】授業内容を復習すること．	【事前学修】1時間【事後学修】3時間
第10回	拘束モード法(1) 　剛体に梁が取り付けられている場合の二次元運動を拘束モード法で定式化し，Newton法による解法を定式化する．	【事前学修】classroomで配布する資料をよく読んでおくこと．【事後学修】授業内容を復習し，課題を解くこと．	【事前学修】1時間【事後学修】3時間
第11回	拘束モード法(2) 　剛体に梁が取り付けられている場合の二次元運動を拘束モード法で数値計算し，第8回の結果と比較する．	【事前学修】classroomで配布する資料をよく読んでおくこと．【事後学修】授業内容を復習すること．	【事前学修】1時間【事後学修】3時間
第12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．	【事前学修】classroomで配布する資料をよく読んでおくこと．【事後学修】授業内容を復習すること．	【事前学修】1時間【事後学修】3時間
第13回	剛体の運動の力学(2) 　回転増分をクォータニオンおよび修正Rodriguezベクトルで表した場合の，剛体の運動方程式を導く．	【事前学修】classroomで配布する資料をよく読んでおくこと．【事後学修】授業内容を復習すること．	【事前学修】1時間【事後学修】3時間
第14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．	【事前学修】classroomで配布する資料をよく読んでおくこと．【事後学修】授業内容を復習し，課題を解くこと．	【事前学修】1時間【事後学修】3時間
第15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．	【事前学修】classroomで配布する資料をよく読んでおくこと．【事後学修】授業内容を復習し，最終課題を解くこと．	【事前学修】1時間【事後学修】3時間

その他

教科書
参考資料コメント及び資料（技術論文等）
成績評価の方法及び基準	5個の課題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，メールで質問してください．
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	月曜船橋 17:00 ～ 18:00
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．

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