- 学部・研究科
Faculty/Graduate School - 理工学研究科
- 時間割コード
Course Code - 93320
- 科目名
Course title
サブテーマ
Subtitle - M計算材料力学特論
- 授業形態/単位
Term/Credits - クラス
Class -
- 秋/2
- 担任者名
Instructor - 齋藤 賢一
- 曜限
Day/Period - 月3
- 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
○テーマ:
機械構造物の力学解析手法としてコンピュータシミュレーションを導入する。
○講義概要:
近年、コンピュータシミュレーションを用いた固体材料の評価・設計が盛んになってきている。本講義は、固体力学(材料力学、弾性力学、塑性力学、量子力学、材料科学など)の基礎知識に基づいた内容である。ミクロ・マクロの両面から材料の力学的性質や挙動を捉えるための理論とそれに基づいた数値的手法について学習する。計算機システムや数値の取り扱い、一般的な数値解析方法などの計算材料力学の基礎事項を確認した後、分子動力学法による物質構造解析の方法を学び、有限要素法による構造解析の基本事項を学ぶ。具体的なプログラムを参照したり、自ら演習を通して作り上げることによって、シミュレーションの基本原理を深く理解する。到達目標 / Course Objectives
計算力学全般の基礎事項を確認しつつ、解析の具体的な方法である有限要素法や分子動力学法によるシミュレーションの原理について理解し、プログラミングによる実装方法を修得して自ら実践できることを講義の目標に掲げる。
- 授業計画
Course Content -
授業計画 / Course Content
本講義は以下の内容で構成される。※冒頭数字は実施予定週を示す。
(1)計算材料力学の基礎1:計算機システムと数値の取り扱い
(2)計算材料力学の基礎2:数値解析の方法
(3)材料のミクロとマクロ
(4)固体力学の理論とその応用
(5)分子動力学の基礎:一般力学、量子力学、(熱)統計力学
(6)分子動力学の基礎:原子間ポテンシャル
(7)分子動力学の基礎:数値積分
(8)分子動力学の基礎:境界条件、状態のコントロール方法
(9)分子動力学の基礎:データの解析方法と物性予測
(10)分子動力学プログラミングの方法と実装
(11)有限要素法の基礎
(12)有限要素法の応用・発展・演習
(13)確率的計算手法
(14)粒子法・メゾスケール手法(その他の材料解析手法について)
(15)まとめと演習授業時間外学習 / Expected work outside of class
テキスト(配布プリント)を自らしっかり読み、適宜参考書などを参考にし、理解を目指すこと。課された演習(理論やプログラム作成)をしっかりと行うこと。
- 成績評価の方法・基準
Grading Policies /
Evaluation Criteria -
方法 / Course Content
定期試験を行わず、平常試験(小テスト・レポート等)で総合評価する。平常点(出席・演習・レポート)50%と期末レポート提出50%による。
基準 / Evaluation Criteria
基礎知識の習得度、および、講義内容の理解に対する到達度が評価基準となる。
- 教科書
Textbooks
テキストに代わるプリントを配布する。
-
参考書
References 北川浩 他 『初心者のための分子動力学法』 (養賢堂) 上田顯 『コンピュータシミュレーション』 (朝倉書店) 岡崎進 『コンピュータシミュレーションの基礎』 (化学同人) Raabe,D (酒井信介・泉聡志 訳) 『コンピュータ材料科学』 (森北出版) 川添良幸 他 『コンピュータ・シミュレーションによる物質科学』 (共立出版) 片岡洋右 『分子動力学法とモンテカルロ法』 (講談社サイエンティフィク) 神山新一・佐藤明 『分子動力学シミュレーション』 (朝倉書店) 日本材料学会 編 『改訂・初心者のための有限要素法』 (日本材料学会) 矢川元基 他 『構造工学ハンドブック』 (丸善) 上田顯 『分子シミュレーション ―古典系から量子系手法まで― 』 (裳華房) 福森栄次 『よくわかる有限要素法』 (オーム社) 堀辺忠志 『Visual Basicでわかる やさしい有限要素法の基礎』 (森北出版) 非線形CAE協会・京谷孝史 『よくわかる連続体力学ノート』 (森北出版) 野田直剛 ほか 『基礎 弾性力学』 (日新出版) 野田直剛 ほか 『基礎 塑性力学』 (日新出版)
参考図書について:上記以外でも、計算力学、分子動力学、有限要素法、固体力学の優れた書籍が多くあり、それらも参考書として有効である(自分の読みやすいものを選ぶとよい)。
- 備考
Other Comments 汎用的なプログラミング言語(CかFORTRANもしくはJAVA)には慣れておくこと。大学内・外で、プログラムを実行できる環境があることが望ましい。
履修者に随時、演習解答を要求する(宿題)ので、全回での出席が基本である。
オフィスアワーについて:担任者が随時対応する。