授業計画 | テーマ | 内容 | 学習課題 |
第1回目 | 固体の力学とは | 科目の概要と機械工学を学ぶ上での科目の位置づけ | 力と力のモーメントを理解しておくこと。 |
第2回目 | 応力とひずみⅠ | 垂直荷重が作用したときの応力とひずみの定義 | 力のつり合いおよび力のモーメントのつり合いについて予習しておくこと。 |
第3回目 | 応力とひずみⅡ | 最も基本的な引張・圧縮荷重が作用したときの応力とひずみの求め方 | 教科書を読んで引張応力の意味、引張ひずみの意味を理解しておくこと。 |
第4回目 | せん断応力とせん断ひずみ | せん断荷重が作用したときのせん断応力とせん断ひずみの定義 | 垂直荷重とせん断荷重の違い、および垂直ひずみとせん断ひずみの違いを理解すること。 |
第5回目 | フックの法則 | 応力とひずみとの関係について | 材料は荷重がかかると変形する。荷重から応力を計算し、変形量からひずみを計算できるように予習しておくこと。 |
第6回目 | 簡単な不静定問題 | 両端を固定された棒に荷重が作用する場合について | 力のつり合い式だけでは応力が計算できない。この場合は変形の式を用いて応力を算出する。その理由を各自考えてみること。 |
第7回目 | 熱膨張と熱応力 | 材料の温度が変化した場合に発生する応力とその求め方 | 材料は温度が変化すると膨張・収縮する。材料はどのような状態で内力が発生するか考えてみる。 |
第8回目 | 熱応力の扱い方 | 熱により部材が変形した場合の応力分布 | 熱応力発生の理由を理解し、熱応力はどのようにすれば軽減できるか。 |
第9回目 | 応力集中 | 切欠きと応力集中、応力集中の度合、応力集中源 | 機械や構造物が瞬間的に破壊してしまうことがある。なぜそのようなことが起こるのか原因を考える。 |
第10回目 | ひずみの経時変化と疲労 | クリープ現象、ひずみ回復現象、疲労現象 | 荷重が長時間・高温下で作用した場合材料はどんな変形挙動をするか。また同じ荷重が繰り返しかかった場合どうなるか。 |
第11回目 | 弾性エネルギー | 荷重速度が大きい場合の強度計算に用いる衝撃応力 | 自動車の衝突のように衝撃荷重がかかった場合はどのようにすればより安全な設計ができるか。 |
第12回目 | 内圧の作用 | 容器（薄肉円筒）に内圧が作用した場合の強度計算 | パイプや容器に内圧力がかかるときにどの方向にどの程度の応力が発生するか。風船を例に考えてみる。 |
第13回目 | 材料試験および破壊 | 材料試験、材料の機械的性質、破壊現象 | 設計で材料を選ぶときはどのような基準で選ぶのか。その基準や特性を求める方法や表し方を考えてみる。 |
第14回目 | 弾性は損と塑性 | 材料の降伏現象と塑性変形 | 材料は弾性と塑性の性質を持つ。それぞれの性質を理解し、材料の効果的な利用を考える。 |
第15回目 | 複合材料の強さ | 複合材料の強度の求め方 | 二つ以上の材料の長所を組合わせて造られている複合材料にはどんなものがあるか考えてみる。 |