材料の力学（Materials and Mechanics）[5C07]

＜授業のねらい及び具体的な達成目標＞

材料の力学は”もの”（工業製品や装置など）の強さを知るための学問で、化学機械などのハードの設計、開発には不可欠です．材料が荷重を受けた場合の力学的応答を把握する基本的な手法を理解し、機器の強度設計のための基礎知識を修得することを目的としています．主として、強度設計、評価に必要な応力、変形などの力学量を求める方法を学びます．具体的な達成目標を以下に示します．
１．強度設計における材料の力学の位置づけを理解する．
２．材料が負荷を受けた場合に生じる力学的応答の考え方の基礎を理解する．（具体的な物理量
　　間の関係として、力と応力、ひずみと変形、応力とひずみの関係を理解する．）
３．上記２に加えて、力のつりあい、変形の連続の条件を用いることにより、棒やはりなどの単純形状
　　の部材を対象に、強度評価に必要な応力、ひずみ、変形等などの力学量を算出できるようにす
　　る．

(前提となる基礎知識と習得後の展開)
本科目を履修する前に、「数学I・II」などにより微分積分、微分方程式を、また「物理学I・II」などで、力やモーメントの釣り合いを習得しておく必要がある．本科目で習得した知識を元に．弾性論、塑性力学などのさらに高度な領域及び有限要素法などのシミュレーションツールの使用法を学ぶことにより、ハードの強度設計に参画できる．

＜授業計画及び準備学習＞

第１週 ガイダンス、材料の力学とは、応力とひずみ
　　　　準備学習：教科書第1章1.1、1.2節に目を通す．
第２週 材料の力学的特性と破壊：フックの法則と弾性定数、許容応力と安全率
　　　　準備学習：第1週演習問題を解く．教科書第1章1.3〜1.5節に目を通す．
第３週 棒の引張りと圧縮１：簡単な静定問題、体積力による応力と変形等
　　　　準備学習：第2週演習問題を解く．教科書第2章2.1節に目を通す．
第４週 棒の引張りと圧縮２：不静定問題、組み合わせ棒、締結体
　　　　準備学習：第3週演習問題を解く．教科書第2章2.2節に目を通す．
第５週 化学装置などに生ずる力学的な問題：熱応力、残留応力
　　　　準備学習：第4週演習問題を解く．教科書第2章2.3〜2.5節に目を通す．
第６週 棒のせん断とねじり：ねじり荷重を受ける軸のせん断応力、非円形断面の棒のねじり
　　　　準備学習：第5週演習問題を解く．教科書第3章3.1〜3.3節に目を通す．
第７週 はりのせん断力と曲げモーメント１：用語の定義、せん断力と曲げモーメントの計算法
　　　　準備学習：第6週演習問題を解く．教科書第4章4.1、4.2節に目を通す．
第８週 はりのせん断力と曲げモーメント２：分布荷重下におけるせん断力と曲げモーメント、面積
　　　 　モーメント法
　　　　準備学習：第7週演習問題を解く．教科書第4章4.3、4.4節に目を通す．
第９週 はりの曲げ応力：Bernoulli-Eulerの仮定とはりの曲げ応力計算式
　　　　準備学習：第8週演習問題を解く．教科書第5章5.1節に目を通す．
第10週 断面二次モーメント：中立軸位置と断面二次モーメントの計算法
　　　　準備学習：第9週演習問題を解く．教科書第5章5.2節に目を通す．
第11週 真直はりの変形：たわみの基本式、片もちはりのたわみ
　　　　準備学習：第10週演習問題を解く．教科書第6章6.1、6.2節に目を通す．
第12週 真直はりの変形：両端支持はりのたわみ、面積モーメント法
　　　　準備学習：第11週演習問題を解く．教科書第6章6.3、6.4節に目を通す．
第13週 はりの不静定問題と重ね合わせの方法
　　　　準備学習：第12週演習問題を解く．教科書第6章6.5節に目を通す．
第14週 組み合わせ応力：斜断面に生じる応力、平面応力
　　　　準備学習：第13週演習問題を解く．教科書第7章7.1〜7.3節に目を通す．
第15週 学習成果の確認（試験）
　　　　準備学習：これまでの学習の復習

＜成績評価方法及び水準＞

毎週の演習の得点と定期試験の得点で評価する。割合は前者30％、後者70％とし、合格点は60点以上とする。50点〜59点の人には追加演習問題の提出を認め、全問正解で合格（60点）とする．また、40点〜49点の人で特別かつ合理的な事情がある場合は別途さらに課題を課し、全問正解で合格（60点）とする．
但し、最終講義終了時点で演習の正答率が75％に満たない者は履修放棄とみなして成績評価を行わない．

＜教科書＞

材料力学、黒木剛司郎　著、森北出版
講義内容のプリントを配布する．

＜参考書＞

・グローバル機械工学シリーズ(2)材料力学、坂田勝　ほか　著、朝倉書店
・材料科学２-材料の強度特性-、Craig R.Barrett、William D.Nix、Alan S.Tetelman　共著、岡村、
　井形、堂山　共訳、培風館

＜オフィスアワー＞

授業終了後30分、講師室にて

＜学生へのメッセージ＞

材料の力学は環境・エネルギー問題を解決するための装置をはじめ、幅広い機器の設計に不可欠です．材料の力学的応答に対する知識と構造の健全性に対する感覚を是非とも身につけて欲しいと思います．

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