| 科目名 |
コンピュータ応用設計 |
| 担当教員 |
竹内 彰敏 |
| 対象学年 |
3年 |
クラス |
学部：専門001 |
| 講義室 |
Ｃ−ＷＳ |
開講学期 |
１学期 |
| 曜日・時限 |
火５,金５ |
単位区分 |
選択 |
| 授業形態 |
一般講義 |
単位数 |
2 |
| 準備事項 |
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| 備考 |
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| 授業の詳細1 |
講義の目的
実際の設計を行う場合、機械の各構成要素が受ける力に対して十分耐えられるかどうかを詳細に計算し，諸寸法を決定する必要がある.その際、これまでに学んだ固体力学等の基礎的解析法だけでは複雑な形状をした一般部品の強度計算はできなくなり，コンピュータシミュレーションによる計算手法（CAE）を利用する必要がでてくる.ここでは，まず応力，ひずみの概念を理解し，コンピュータシミュレーションの基礎となる有限要素法について概説し，例題としていくつかの解析を行う.その後、このようなコンピュータ支援型の設計で有効となる最適設計の技術について例題を示しながら説明する.
講義の進め方
まず応力，ひずみ，変位，振動等に関する基礎知識の復習を行い，つぎに有限要素法の概念を述べ、ANSYSやPro/Mechanicaといったミュレーションソフトの使い方を説明する.その後、実例に基づいて構造・振動解析を行い、最適設計の概念を述べる.
達成目標
有限要素法の基礎、Ｈ法とＰ法、重心（転倒問題）、モード解析等の学習を通じ、シミュレーションソフトを自由に扱う能力を身につけ，簡単な設計課題が解けること.
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| 授業の詳細2 |
講義計画
１．講義内容と目的の紹介
本講義で学ぶ内容の概略説明を通して、コンピュータを応用した設計の実体とその重要性を明らかにすると共に、講義目的、進め方、達成目標、成績の評価についての説明も行う.
２．CAD／CAM／CAE概説
CAD／CAM／CAEについての基本概念を理解し、次に設計、生産のためのコンピュータ利用技術とそれらを構成するシステムの役割・特徴、さらにそれらの基礎知識について説明する.
３．構造解析に必要な基礎知識の復習
固体力学で学んだ応力，ひずみ，変位などの基本的な概念について復習する.
４．有限要素法概説
工学的解析手法を理解するために、解析対象の物理現象を記述する数理モデル、境界条件、および初期条件についての考え方について述べる.代表的な解析手法として、有限要素法について概説する.
５〜６．有限要素法基礎
まず，連続して結合されたバネの構造体（一次元構造）を例にとり，有限要素法で数式を立てることにより，有限要素法による解法について述べる.そして変位ベクトル，負荷ベクトル，および剛性マトリックスについての意味を理解する.次に、細長い平板の引っ張りについて、有限要素法による解法を試みる.
７．ANSYSによる解析
ANSYSについての基本的な内容と操作について説明する.次に，先に学んだ課題についてANSYSを使用して解き，基本的な操作方法を習得する.
８．Pro/Mechanicaによる解析
上と同様の問題をPro/Mechanicaにより解析する.
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| 授業の詳細3 |
９．構造解析課題
構造解析の課題をANSYSやPro/Mechanicaの種々な機能を用いて解く.最大応力値，発生箇所，その場合のひずみなどを求める.
10．グローバル感度解析
半径の寸法を変えた場合の最大応力の変化を知りたい場合等に有効となるグローバル感度解析について説明する.
11．長方形穴をもつ板の引っ張り
角を丸めた長方形孔を持つ板の引っ張りを解析し、孔の４角での応力集中係数が最も小さくなる角の曲率半径を求める.
12．組み合わせ荷重
引張りや曲げに、ねじりが加わるような機械部品の設計を想定した課題を解く.
13．固有振動数
固有振動数を求める例題を解き，モード解析を行う.
14．重量、重心、干渉等の各解析法
Pro/Mechanicaの、重量、重心、そして干渉の解析機能を実際の設計に応用することの有効性について述べる.
15．期末テスト
上記で実施した講義内および演習全てを対象として，各人にそれぞれ数値の異なった問題を与えるので，その解答をレポートで提出する.
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| 授業の詳細4 |
テキスト：
なし（講義時に配布）
参考書：
有限要素法ソフトANSYS工学解析入門 CAD/CAM研究会編 理工学社
成績評価：
原則、全ての講義と演習に出席し、到達目標の各項目またはそれらの総合評価で６０点以上達成された場合を合格とする.
・講義した内容の応用問題が解け、進歩性がある.・・・特に優れている.
・講義内容を充分理解したうえで基礎問題をこなすことができる.・・・優れている.
・達成目標に充分到達する学力を有する.・・・良好.
・必要最低限の目標が達成されている.・・・合格.
履修前の受講が望ましい科目：
数学一般、物体の変形、固体力学１・２、材料・強度設計、機械力学１・２、知能機械システムデザイン１・２
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| 授業の詳細5 |
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| 授業の詳細6 |
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| 授業の詳細7 |
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| 授業の詳細8 |
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| 授業の詳細9 |
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| 授業の詳細10 |
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