- 学部・研究科
Faculty/Graduate School - シ
- 時間割コード
Course Code - 62335
- 科目名
Course title
サブテーマ
Subtitle - 固体力学
- 授業形態/単位
Term/Credits - クラス
Class -
- 春/2
- 担任者名
Instructor - 宅間 正則
- 曜限
Day/Period - 木4
- 授業概要
Course Description
到達目標
Course Objectives -
言語 / Language
日本語(Japanese)
授業概要 / Course Description
各種機械部品の生産性向上を目指すために、固体材料の力学挙動をより正確に理解することが求められ、その解析を進める素養が、実際の設計活動の基礎ともなる。その際、材料力学のベースをなす「弾性力学」と「塑性力学」といった固体力学分野の知識が必要不可欠である。このようなことから、本講義では、応力やひずみといった物理量の、3次元空間における「ベクトル」、「テンソル」的な取り扱いや、それらの「座標変換」といった数理的な理解を深める。
弾性力学の範囲では、弾性力学の基本原理である、平衡方程式、適合条件、ひずみエネルギー、構成関係、また、エネルギー原理などについて学ぶ。また、塑性力学の範囲では、降伏条件と塑性構成式、塑性変形に対する近似解法、などについて理解する。到達目標 / Course Objectives
○弾性力学と塑性力学の基礎的な知識の修得。
○固体材料の力学挙動を理解し、その解析を行える。
- 授業計画
Course Content -
授業計画 / Course Content
※各項目行頭の番号はおおよその実施回(実施週)を表す。
(1) 序論: 固体材料の変形に関する基礎を述べる。応力-ひずみ線図、真応力、真ひずみ、塑性変形を理解する。
(2〜3) 応力: 応力テンソル、応力のつり合い方程式、応力の座標変換、主応力、応力の不変量、偏差応力などについて理解する。
(4) ひずみ: 変位とひずみテンソルの関係、ひずみの適合条件式、主ひずみ、ひずみの不変量などについて理解する。
(5〜6) エネルギー原理: ひずみエネルギーについて理解し、それを用いたカスチリアノ定理、仮想仕事の原理、相反定理などのエネルギー原理を理解する。
(7) まとめと演習1: 前半の内容についてまとめ、演習により理解を深める。
(8) 降伏条件: 塑性変形の基礎である、降伏現象とその数理的な条件を述べる。ミーゼス、トレスカの降伏条件の特徴と使い方などを学ぶ。
(9〜11)応力とひずみの関係: 応力とひずみの関係(構成式)について述べる。弾性に対するフックの法則、塑性に対するひずみ増分理論や全ひずみ理論などを理解する。また、併せて、ナビアの方程式やベルトラミ・ミッチェルの式についても理解する。
(12) サンブナンの原理と曲げとねじり: サンブナンの原理を理解する。単純な変形様式、例えば曲げやねじりの問題への適用方法を学ぶ。
(13) 円筒、球、回転円板、円柱の問題: 内圧を受ける圧肉円筒や球殻の弾塑性解を求める方法を学ぶ。
(14) 平面問題: 平面ひずみと平面応力という、2次元問題の取り扱い方法を学ぶ。エアリーの応力関数や塑性変形に対するすべり線場法を導入する。
(15) まとめと演習2: 後半の内容についてまとめ、演習により理解を含める。授業時間外学習 / Expected work outside of class
教科書や配布されたプリント等の資料を事前に読み、予習しておくこと。
各回で学んだ講義内容を復習しておくこと。
- 成績評価の方法・基準
Grading Policies /
Evaluation Criteria -
方法 / Course Content
定期試験(筆記試験)の成績と平常成績で総合評価する。出席状況および講義で課した演習・レポート・小テスト(約20%)と定期試験による講義内容の理解度(約80%)で評価する。
基準 / Evaluation Criteria
基礎知識の習得度と講義内容に対する理解度について評価する。
- 教科書
Textbooks 石川博將 『弾性と塑性の力学』 (養賢堂)
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参考書
References 野田 直剛 他 『基礎弾性力学』 (日新出版) 阿部 博文、関根 英樹 『弾性学』 (コロナ社) 鷲津久 一郎 『エネルギ原理入門』 (培風館) ティモシェンコ,グーディア 著 金多 潔 監訳 『弾性論』 (コロナ社) S.Fボルグ 著 関谷 壮 訳 『テンソルと連続体力学入門』 (ブレイン図書) 北川 浩 『塑性力学の基礎』 (日刊工業新聞社) 冨田 佳宏 『弾塑性力学の基礎と応用』 (森北出版) 野田 直剛、中村 保共 『基礎塑性力学』 (日新出版) 小坂田 宏造 『応用塑性力学』 (培風館) 葉山 益次郎 『塑性学と塑性加工』 (オーム社) 青木 勇、小島 文夫、小森 和武、吉田 一也 『塑性力学の基礎』 (産業図書) 村田 雅人 『弾・塑性材料の力学入門』 (日刊工業新聞社) 有光 隆 『はじめての固体力学 -弾性、塑性、粘弾性-』 講談社
- 備考
Other Comments 講義中に課す課題については、解答を導く際に使用した式や図を記入し、必ず提出すること。
オフィスアワーについて: 毎回の講義終了時に受付を行うので、各自申し出てください。
以下の科目を修得しているか、本科目と並行して履修していることが望ましい。
材料力学1、材料力学2、機械材料