△材料力学（Strength of Materials）[6F71]

＜授業のねらい及び具体的な達成目標＞

材料力学は種々の工業製品の強度設計に不可欠な学問で、主として、強度評価に必要な応力、変形などの力学量を求める方法を学びます．この授業は、講義において材料力学の基本的な考え方を理解し、演習問題(宿題とする）を自ら考えて理解を深めることにより、幅広い応用力を身につけることを目的としています．以下に具体的な目標を示します．
１．強度設計における材料力学の位置づけを理解する．
２．力と応力、ひずみと変形、および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、力が作用したときに棒や
　　はりなどの部材に生じる曲げモーメントやせん断力などの内力およびこれらに伴う応力、ひずみ、
　　変形等などの力学量を予測・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」、「工業力学I・II」などで、力の釣り合い、モーメントなどに関して習得しておく必要がある．本科目の終了後は「応用材料力学」を履修し、強度設計のためのより幅広い知識を習得することができる．

＜授業計画及び準備学習＞

第1週 材料力学とは．材料の機械的性質と破壊、応力とひずみ
　　　　材料の性質と強度設計における材料力学の位置づけ及び応力とひずみの概念を理解する．
　　　　準備学習：物理学、工業力学で学習した質点および剛体の力学、特に力のつり合いを理解す
　　　　　　　　　　 る．教科書第1章に目を通し、応力やひずみの概念を把握
第2週 棒の引張り・圧縮
　　　　応力やひずみの初歩的な理解のために棒に生じる応力、ひずみ及び変形を学ぶ．
　　　　準備学習：第1週の演習問題を解く．教科書第2章2.1，2.3節に目を通し、内容を把握する．
第3週 分布荷重、変断面の棒、不静定な組み合わせ棒の問題
　　　　力の釣り合いや変形の連続性を用いたやや複雑な問題の解法を学ぶ．
　　　　準備学習：第2週の演習問題を解く．教科書第2章2.2節に目を通し、内容を把握する．
第4週 熱応力、組み合わせ棒、締結体
　　　　変形が拘束された場合の例として、高温機器で生じる熱応力の考え方等を学ぶ．
　　　　準備学習：第3週の演習問題を解く．教科書第3章3.1、3.2節に目を通し、内容を把握する．
第5週 棒のせん断とねじり
　　　　せん断力及びねじり荷重により生じる応力、ひずみ、変形の特性及び計算法を学ぶ．
　　　　準備学習：第4週の演習問題を解く．教科書第8章に目を通し、内容を把握する．
第6週 はりのせん断力と曲げモーメント１
　　　　はりに関する用語の定義と力及びモーメントの釣り合いからせん断力と曲げモーメントを得る
　　　　方法を学ぶ．
　　　　準備学習：第5週の演習問題を解く．教科書第4章4.1〜4.4節に目を通し、内容を把握する．
第7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の関係及び面積モーメント法を学ぶ．
　　　　準備学習：第6週の演習問題を解く．教科書第4章4.4節に目を通し、内容を把握する．　　　　
第8週 はりの曲げ応力と断面二次モーメント
　　　　Bernoulli-Eulerの仮定からはりの曲げ応力を求める式を誘導する． さらに、断面二次モーメ
　　　　ントの求め方を学ぶ．
　　　　準備学習：第7章の演習問題を解く．教科書第5章5.1、5.2節に目を通し、内容を把握する．
第9週 はりのたわみ1
　　　　はりのたわみと曲げモーメント等との関係を表すはりの基礎微分方程式を求め、これを用い
　　　　て片もちはりのたわみを求める方法を学ぶ．
　　　　準備学習：第8週の演習問題を解く．教科書第6章6.1、6.2節に目を通し、内容を把握する．
第10週 はりのたわみ２
　　　　基礎微分方程式を各種のはりに適用してたわみを求める．
　　　　準備学習：第9章の演習問題を解く．教科書第6章6.3節に目を通し、内容を把握する．
第11週 はりの不静定問題と重ね合わせの方法
　　　　不静定問題の解法として基礎微分方程式を用いる方法と重ね合わせの方法を学ぶ．
　　　　準備学習：第10週の演習問題を解く．教科書第6章6.4節に目を通し、内容を把握する．
第12週 コイルばね及び非円形断面の棒のねじり
　　　　せん断応力の例としてコイルばねの変形と応力を学ぶ．さらに、ねじり荷重により非円形断面
　　　　棒に生じる応力、変形等の特性を学ぶ．
　　　　準備学習：第12週の演習問題を解く．教科書第8章Column8.4に目を通し、内容を把握する．
第13週 はりのせん断応力
　　　　せん断力によりはりに生じるせん断応力の特性について学ぶ．
　　　　準備学習：第5章5.3節とColumn5.3に目を通し、内容を把握しておくこと．
第14週　演習の解説
　　　　これまでの演習の要点を解説する．
　　　　準備学習：授業で課したこれまでの演習問題のうち、不正解のものを再度解く．
第15週 学習成果の確認（試験）
　　　　準備学習：これまでの学習内容の総復習

＜成績評価方法及び水準＞

毎回の演習と定期試験の成績で評価する．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点の者は演習問題の再提出を認め、全問正解で合格（60点）とする．また、40点〜49点の者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．
原則として、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＞

機械工学基礎コース「材料力学」小久保邦雄、後藤芳樹、森孝男、立野正義、丸善株式会社
講義内容のプリントを配布する．

すでに上記以外の材料力学に関する書籍を持っている人は新たに購入する必要はないが、準備学習として、対応する部分を予習すること．

＜オフィスアワー＞

土曜の授業日の17時から18時及び19時30分から20時の間、12階講師室にて．
その他の時間を希望する場合は相談して下さい．

＜学生へのメッセージ＞

材料力学では、力のつりあい、変形の連続性、応力とひずみの関係といった基本事項を十分理解すれば、工業製品の強度設計における幅広い課題に対応できるようになります。各自演習問題を解くなどして基本事項を十分に消化し、実際に役立つ応用力を身につけて下さい．

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