| 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−２ＷＳ |
開講学期 |
２学期 |
| 曜日・時限 |
月４,木４ |
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 |
授業の目的
３次元CADによる設計が開発の現場に導入されて，製品設計のプロセスに大きな変化が起こっており，「3D モデル」と呼ばれるコンピュータ上に作り上げた仮想の製品に対して最適化を行う，コンピュータ援用型の最適設計法が広まりつつある．これにより，小型で軽量であっても必要な強度と性能を備える機器の開発が短期間に行えるようになる．ここでは，グランドストラクチャー法や均質化設計手法等の先端的な最適設計法を理解すると共に，汎用のCAEソフトでの解析結果を基にした簡易な最適化法を修得する． |
| 授業の詳細2 |
授業の概要
キーワード：最適設計法，グランドストラクチャー法，均質化設計手法，汎用CAEソフト
◎はじめに，３ 次元ＣＡＤを用いた設計プロセスの紹介や，最適設計例の紹介を通して，その有用性を理解する．
◎次に，グランドストラクチャー法や均質化設計法について理解した後，汎用のCAEソフトを用いた簡易型の最適設計法について学習する．
◎最後に，油圧ショベルのブームやＣＤプレーヤーのアームの最適設計について，汎用CAソフトを用いて体験する．
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| 授業の詳細3 |
達成目標
◎グランドストラクチャー法や均質化設計手法等の最適設計法の基礎を理解する．
◎汎用CAEソフトを用いた幾つかの最適設計の経験を通じて，最適化の視点を養い，その手法を学習する．
◎汎用のCAEソフトでの解析においては，モデルの組み立て，適切なメッシング，境界条件設定法等，コンピュータソフトを使用した解析技術の基礎を修得する． |
| 授業の詳細4 |
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，コンピュータソフトの利用による工学問題解決の実態とその重要性を理解すると共に，授業の目的，概要，達成目標，授業計画，成績評価の方法・基準について確認する．
２．３ 次元ＣＡＤを用いた設計プロセスの紹介
企業における製品開発プロセス，3D-CAD と製品設計の関わり，CAD とコンカレントエンジニアリングについて，その概要を理解し，カメラ一体型ビデオの筐体金型の設計や製作例の紹介を通して，コンピュータ支援型設計の実体を認識する．
３．最適設計入門
最適な形状を求める際の，設計変数，目的関数，制約条件について理解し，簡単な例題を基に最適化の手順を学習する．また，企業で行われた実際の最適設計の例の紹介を通して，その有用性を理解する．
４〜７．２次元構造の最適化
先ず，クレーンや橋梁，軽量構造物等の骨組み構造の最適な形を求めるグランドストラクチャー法についての概説によりその基礎を理解する．次に，筐体や板壁等の連続体の最適な形を求める均質化設計法の概説を基に，簡単な，２次元平板に集中荷重等が負荷される場合の最適形状を求める手法を学習する．
８〜９．汎用解析ソフトを用いた最適化の視点
上記と同じ問題を汎用のCAEソフトを用いて計算した，各主応力やミーゼス応力の分布図を基に推定する方法について学習すると共に，上記の均質化法との比較を行い，汎用の解析ソフトを用いた最適化の視点を身につける．
１０〜１３．油圧ショベルのブームの最適設計
油圧ショベルの作動を理解した後，今回の設計部品に求められる仕様を決定し，解析用の２次元モデルを作成する．次に，設定された設計変数，目的関数，制約条件に対し，汎用ソフトでの解析結果を基に，実際に最適化を試みる．
１４〜１５．ＣＤプレーヤーのアーム最適設計
固有振動数を求める例題のモード解析を学習する．次に，実際の現場で行われているＣＤプレーヤーのアームの最適設計を経験する．
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| 授業の詳細5 |
テキスト：
必要に応じ，授業中に資料を配布する．
参考書：
「ANSYS工学解析入門」CAD/CAE研究会 編（理工学社）
「パソコンで解く構造デザイン」藤井大地 著（丸善株式会社）
「正しい設計のススメ」西川誠一、嶽肩しのぶ 共著（CAD&CDマガジン）
成績評価：
成績を評価するために，原則，下記のレポートや設計書の提出により習熟度を確認する．
「最適設計法の基礎」問題
「グランドストラクチャー法や均質化設計手法」の基礎問題
「汎用のCAEソフトによる簡易最適設計」基礎問題
「油圧ショベルのブームの最適設計」の計算書
「ＣＤプレーヤーのアーム最適設計」の計算書
成績評価は次のようにするが，その詳細は最初の授業に説明をする．
・Ｃ：必要最低限の目標が達成されている場合
・Ｂ：達成目標に充分到達する学力を有する場合
・Ａ：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場合
・AA：講義した内容の応用問題が解け、進歩性がある場合
・Ｆ：達成目標に到達していない場合 |
| 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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