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PICK UP

開講期間:2020/06/17~2021/03/31

  
  材料力学 2020


   早稲田大学 名誉教授
   講師:山川 宏

 

学習内容

いろいろな荷重が負荷する構造物は多くの部材で構成されている。構造物が破壊等を生じないようにする強度設計や剛性設計の基礎となる部材の応力、ひずみ、変形などの基礎概念を平易に解説する。具体的には応力、ひずみの基礎概念、応力・ひずみ間の関係式(構成式)、棒状部材に、引張り・圧縮、ねじり、曲げなどの荷重が作用した際の、応力、ひずみ、変形などの具体的な解析法を習得する。

 

課題内容・修了条件

●課題内容
   ・各単元課題:選択式の問題(10問程度)

   *全ての単元に合格すると修了証が発行されます。
 
●修了条件
   ・各単元の得点率70%以上で、単元ごとのバッジを発行
   ・全単元の得点率70%以上で、修了証発行

    
     バッジサンプル
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●修了証発行日
   修了条件に達し次第、発行可能

 

前提条件

この講座を受講するにあたり必要とされる基礎知識は、静力学で学習する力やモーメントのつり合いなどの基礎概念の理解と初等の微分方程式の解法に要する微分学・積分学の高校レベルの基礎知識である。
 

到達目標

応力、ひずみの基礎概念や応力とひずみの間の関係式(構成式)を理解する。さらに引張り・圧縮、ねじり、曲げなどの荷重が加わった場合の棒状部材の応力、ひずみ、変形量を解析的に求められるようにモデル化でき、基礎方程式とその解析ができ、部材に生じる応力、ひずみ、変形量を計算できるようにすることを目標にする。機械系、土木系、建築系などをはじめとした広い分野で必要な基礎学習である。
 

想定学習時間・学習期間(スケジュール)

●想定学習時間
  10~15時間程度
   
●学習期間(スケジュール)
      受講登録期間:2020/06/10 ~ 2021/03/31
      開講期間  :2020/06/17 ~ 2021/03/31

●反転授業
   なし
●補助教材
   なし
 

講義計画

第1単元:はじめに


 

第2単元:材料力学の概説

 ①材料力学の対象
 ②連続体
 ③弾性、塑性、等方性、均質
 ④材料力学で得られる成果、対象構造
 ⑤材料力学解析の数学的取り扱い
 ⑥材料力学の周辺の学問
 ⑦ 弾性体
 ⑧ 外力(荷重)と支点反力、内力
 ⑨ 静的なつり合い式と静定・不静定
 ⑩ はりの支持条件と静定・不静定
 

第3単元:応力

 ①一般的な応力の定義
 ②直交座標における応力成分の表示
 ③別の座標における応力成分
 ④せん断応力の共役性
 ⑤温度変化を受ける弾性体に発生する応力
 ⑥応力評価の重要性
 

第4単元:ひずみの概念と応力とひずみの関係 

 ①材料内部の変位とひずみ
 ②ひずみの一般的な定義
 ③ひずみの直交成分
 ④別の座標系におけるひずみ成分
 ⑤せん断ひずみの共役性
 ⑥ひずみと変位の関係
 ⑦フックの法則
 ⑧材料力学に現れる弾性係数
 ⑨線形系と重ね合わせの原理
 ⑩応力とひずみの関係(構成式)
 

第5単元:引張りと圧縮を受ける棒状部材(棒、柱)の応力と変形

 ①棒状部材の呼称
 ②引張り・圧縮を受ける棒状部材の応力、ひずみ、基礎微分方程式
 ③分布軸荷重と軸力の関係
 ④サンブナンの原理
 ⑤基礎微分方程式(変位算出)
 ⑥一定の軸力を受ける均一棒の変形
 ⑦一定の分布軸力を受ける均一棒の変形
 ⑧等価なバネに置換
 ⑨複数の棒状部材の接続系
 

第6単元:ねじりを受ける棒状部材(軸)の応力と変形

 ①ねじりを受ける棒状部材(軸)の変形の特徴
 ②ねじりを受ける円形断面棒(丸棒)のひずみ
 ③ねじりを受ける丸棒の応力
 ④ねじりを受ける丸棒の破壊形式(参考)
 ⑤伝導軸の応力と設計
 ⑥ねじりを受ける丸棒の変形
 ⑦丸棒のねじり変形と棒の変形との関係
 ⑧組合せ棒のねじり変形
 

第7単元:曲げを受ける棒状部材(はり)の応力と変形

 ①曲げを受ける棒状部材(はり)の変形状態
 ②棒状部材の断面に生じる応力と断面力の関係
 ③曲げを受けるはりの単純曲げと応力
 ④単純曲げを受けるはりの応力分布と中立軸
 

第8単元:静定はりの変形

 ①曲げを受けるはりの変形状態(たわみ、たわみ角)
 ②はりの変形の基礎式
 ③せん断力図(SFD)と曲げモーメント図(BMD)
 ④静定はりのたわみの計算
 

第9単元:不静定はりの変形

 ①曲げを受ける不静定はりのたわみとたわみ角の計算の問題点
 ②不静定はりの利点
 ③静定基本系への変換
 ④静定基本系のたわみとたわみ角の計算
 ⑤不静定はり問題の未知支点反力の決定
 ⑥不静定はりのたわみとたわみ角の計算例
 

講師紹介

    
山川 宏
早稲田大学 名誉教授
1983年:早稲田大学 理工学部 教授
2007年:早稲田大学 創造理工学部 学部長
2010年:早稲田大学 理工学術院 学術院長
2014年:早稲田大学 研究院 研究院長
専門)機械力学、材料力学、構造工学、振動工学、設計工学、宇宙構造学
著書)最適化デザイン(1993、培風館)、最適設計ハンドブック(編集委員長、2003、朝倉書店)、機械系の基礎力学(2012、共立出版)、機械系の振動学(2014、共立出版)、機械系の材料力学(2017、共立出版)他
所属学会)日本機械学会、土木学会、計測自動制御学会、人工知能学会、米国機械学会、米国宇宙航空学会 他
 

字幕・講義資料

●字幕(日本語)   : あり
●講義資料(日本語) : あり

 

カテゴリーⅢ
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