| 科目名 |
材料力学 |
| 担当教員 |
楠川 量啓 |
| 対象学年 |
1年 |
クラス |
学部：専門001 |
| 講義室 |
Ｃ１０１ |
開講学期 |
２学期 |
| 曜日・時限 |
火２,金２ |
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
一般に強固であると思われる固体材料であっても，外力によって変形が生じる。外力がある程度以上になると破損，破断に至ることもあり，
機械・構造物を設計，製作するにあたってはこのことに十分注意を払う必要がある。一方，強度向上のため，高級な材料をふんだんに使用する
ことは経済的に無駄となるので，安全性と経済性の両立を達成しなければならない。本授業では“棒”や“はり”といった単純化された部材に
ついて，外力により生じる内力の大きさを表す｢応力｣と変形の度合を表す｢ひずみ｣について，その基礎的な事項を理解し，より複雑な応力・
変形解析のための基礎を身につける。 |
| 授業の詳細2 |
授業の概要
キーワード：つり合い，フリーボディダイアグラム，応力とひずみ，引張り圧縮，はりの曲げ
まずベクトル量である｢力｣あるいは｢力のモーメント」を十分理解してもらう。次に“物体が静止している状態は力やモーメントが
つり合っている状態である”に基づいて，つり合い式を正しく立てられるようにする。その後，物体中において仮想断面の概念を
導入し内力を理解してもらう。この内力および変形からそれぞれ応力とひずみを定義し，棒や軸といった基本部材について，応力
－ひずみの関係式であるフックの法則を適用させて種々の問題が解けるように授業する。
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| 授業の詳細3 |
達成目標
１．つりあい状態にある対象とする物体を取り出し，自由体図が描ける。
２．力のつりあい式を立てて，反力などの未知の力を求めることができる。
３．単軸応力下でのフックの法則が使いこなせる。
４．はりに生じる内力を理解し，せん断力図，曲げモーメント図が描ける。
５．はりに生じる曲げ応力を求めることができる。
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| 授業の詳細4 |
授業計画
１．授業の内容と目的ならびに評価方法，単位系
本授業の全体的説明を行なう。また，SI単位系と本授業で使用する物理量の単位を説明する。また、力がベクトル量であることを復習し，
ベクトルの分解、合成について簡単に解説する。
２．一点に作用する力のつりあい
まず平面内で３つ以上の力が１点に作用する場合の力のつりあいについて考える。具体的におもりを糸で吊るような場合について、糸
に働く張力を求める問題を考える。
３．４．力のモーメント、自由体図
力のモーメント、偶力について解説し、平面内で剛体が静止する条件をのべる。次につりあい状態にある系から対象とする物体を取り出
し，自由体図を描くことを学ぶ。さらに自由体図から力のつりあい式，モーメントのつりあい式をたてて，これらから反力など未知な力
やモーメントを求めることを学ぶ。
５．内力とトラス部材力
物体において仮想断面を設け，その面内に作用する内力について解説する。また，トラス構造がどのようなものか理解するとともに，
トラス部材に生じる部材力を求める方法を習得する。
６．応力とひずみ
仮想断面における垂直，せん断の各応力，また，単純な変形における垂直ひずみとせん断ひずみについて解説する。また，縦ひずみと横
ひずみの割合であるポアッソン比についても述べる。
７．フックの法則と許容応力
まず応力とひずみの関係を表すフックの法則について述べる。次に金属材料の引張り試験について解説し，引張り試験により得られる材
料の機械的性質と応力－ひずみ線図またこれらと許容応力との関係について解説する。ここで許容応力に基づく簡単な強度計算のいくつ
かの例題に取り組んでもらう。
８．不静定問題と熱応力
力，モーメントのつり合いだけでは解くことができない不静定問題を，変形の適合条件を考えることにより解く方法を解説する。また，
温度変化に伴う部材の変形についても学習する。
９．中間のまとめ
物体のつり合いを理解している。つり合っている物体について，力・モーメントのつり合い式をたててこれを解くことができる。許容応
力が理解できている。単軸問題におけるフックの法則が使いこなせる。以上についての習熟度確認を行う。
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| 授業の詳細5 |
10．はりに作用する外力とそれによる内力
はりに作用する外力の種類を知り，これら外力から支点反力を求める方法を解説する。また，外力によって生じるはり仮想断面内の内力
であるせん断力および曲げモーメントをつり合いから求めることを講義する。
11．せん断力図と曲げモーメント図①
前回の授業内容を応用し，任意断面での内力を位置の関数として表現し，これを図示したものであるせん断力図（ＳＦＤ）と曲げモーメ
ント図（ＢＭＤ）の描き方を習得してもらう。
12．せん断力図と曲げモーメント図②
ＳＦＤとＢＭＤの間の関係を理解し，外力からＳＦＤおよびＢＭＤの概略を描ける，あるいは逆にＳＦＤ，ＢＭＤから外力を推定できる
ぐらいまで習熟できるよう演習を行う。
13．はりに生じる応力
はりの仮想断面内での力のつり合い，モーメントのつり合いを考察し，中立面の意味を理解するとともに曲げ応力を求める式の導出を説
明する。
14．断面二次モーメント
断面二次モーメントの意味を理解するとともに，平行軸の定理を応用し，少し複雑な断面形状における断面二次モーメントを求めれるよ
う解説する。
15．まとめ
ＳＦＤおよびＢＭＤが描けるか，断面二次モーメントを求め，はりの曲げ応力を算出できるかなどについて習熟度の確認を行う。
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| 授業の詳細6 |
成績評価
2回の習熟度確認における問題を解答した学生に対し以下の基準で成績を評価する。
（正当な理由なしに習熟度確認の授業を欠席した場合，その補講は行わない．）
◆AA：講義した内容を応用させて解くような発展問題（例えば断面が変化する棒の応力とひずみ，不静定問題の応用に
関する問題など）が解ける学力が身についている。
◆Ａ：講義した内容を十分理解したうえ，これを用いて解くような基本問題が解ける。
◆Ｂ：達成目標にほぼ到達したと認められる成績。
◆Ｃ：力・モーメントのつりあいが理解できている，簡単な外力に対する応力とひずみが計算できる，フックの法則
が理解できている、許容応力に基づく計算ができる、以上の必要最低限基準を満たしている。
演習課題等のレポートを上記評価の参考とする。
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| 授業の詳細7 |
◇テキスト
JSMEテキストシリーズ 材料力学 日本機械学会 発行：丸善
ISBN978-4-88898-158-3 C3353 \1,886
◇履修上の注意
授業には必ず関数電卓を持参すること。
◇履修前の受講が望ましい科目：力学基礎，力学
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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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