| 科目名 |
コンピュータ応用解析 |
| 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 |
Ａ１１３ |
開講学期 |
２学期 |
| 曜日・時限 |
月３,木３ |
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
物造りの現場では、コンピュータソフトの利用による開発期間の短縮や費用の削減が行われている．その際、これまでに学んだ固体力学や流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や流れの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.例えば１年で学んだ３D-CADの一番の利点は、作成した形状データが、解析（CAE）から製造（CAM）までの様々なアプリケーションで有効に利用できる点にあり、このような仮想世界での開発作業に欠かせない.ここでは，まずコンピュータシミュレーションに欠かせない有限要素法の基礎について理解する．その後、汎用のCAEソフトにより固体力学や流体力学等の基礎的な問題を解析し，シミュレーションソフトによる実用適な解析手法を習得する． |
| 授業の詳細2 |
授業の概要
キーワード： 有限要素法，重み付き残差法，レイリーリッツ法，帯板穴の応力集中，平板間の流れ
◎応力，ひずみ，変位に関する基礎知識を復習する．
◎有限要素法の基礎（重み付き残差法，レイリーリッツ法）を理解する．
◎ANSYS等のミュレーションソフトの使い方を理解する．
◎帯板穴の応力集中，平板間の流れ等の基礎問題を解析を経験CAEによる解析の基礎を修得する.
達成目標
◎重み付き残差法で梁や流れの基礎的な問題が解ける．
◎レイリーリッツ法で梁やトラスの基礎的な問題が解ける．
◎汎用の解析ソフトで，上記問題が解ける．
◎中心穴を持つ帯板の引っ張等の少し複雑な対象の解析が可能になる． |
| 授業の詳細3 |
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、CAEソフトを利用した各種解析の実状とその重要性を理解する．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、さらにはそれらの基礎知識について学習する.また，本授業の目的，概要，達成目標，授業計画，成績評価の方法・基準についても確認する．
２．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.
３〜５．有限要素法基礎（重み付き残差法）
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を理解する.代表的な解析手法としての有限要素法についての概念を学習し，重み付き残差法による解析の基礎を理解する．
６〜８．有限要素法基礎（レイリーリッツ法）
レイリーリッツ法の基礎を理解する．連続して結合されたバネの構造体（一次元構造）の例を基に，有限要素法による解法について学習する.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やトラス問題について、有限要素法による解析を経験する.
９．これまでの講義内容についての理解度の確認を行い，後の解説によりその内容を再認する．
１０．汎用CAEソフトについて
上で学んだ有限要素法の基礎に基づき，汎用のシミュレーションソフトでの荷重配分や拘束条件の与え方等を学習する．
１１〜１４．汎用CAEソフトによる解析
次に，先に学んだ課題について汎用CAEソフトを使用して解き，基本的な操作方法を習得した後，中心穴を持つ帯板の応力集中問題や流れの解析を実施する．
１５．自由課題
各自で設定した課題につき，シミュレーションソフトでの解析と考察を行い，コンピュータソフトを応用した解析の有効性と，最終的な習熟度を確認する．
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| 授業の詳細4 |
教科書：
必要に応じ，授業中に資料を配布する．
成績評価の方法・基準
成績を評価するために，原則，下記の項目や課題の提出により習熟度を確認する．
「重み付き残差法での梁や流れの基礎解析」の習熟度確認
「レイリーリッツ法で梁やトラスの基礎」の習熟度確認
「汎用のシミュレーションソフトでの荷重配分や拘束条件」に関する課題
「中心穴を持つ帯板の応力集中」に関する課題
「平行平版間での流れ」に関する課題
「各自で設定した課題」に対する解析と考察
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
備考欄
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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