2020年度 固体動力学特論   Solid Dynamics

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開講元
機械コース
担当教員名
井上 裕嗣 
授業形態
講義
メディア利用
Zoom
曜日・時限(講義室)
水3-4(Zoom)  
クラス
-
科目コード
MEC.C433
単位数
1
開講年度
2020年度
開講クォーター
3Q
シラバス更新日
2020年10月5日
講義資料更新日
-
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

機械系の材料力学の初等段階において学習した棒の引張り・圧縮,軸のねじり,梁の曲げ,また振動学で学習したこれらの振動に加えて,衝突とそれに伴う波動伝播などの過渡的現象の理論的考え方は,機械工学の基礎として必須の知識である.また,これに関連して弾性体を伝播する波動に関する基本的な考え方は,機械工学のみならず,例えば地震学などの理工学の幅広い分野に共通する基本的な知識である.さらには,衝撃による材料の破損や破壊は,静的な負荷による破損や破壊と大きく異なる特徴があり,それを考察するためにも衝突と波動伝播に関する知識は重要である.この授業では,これらの知識を得て,さらに応用する方法を講義する.

到達目標

(1) 弾性体の衝突により発生する変形と振動について,変位や応力を変数として基礎的な理論的考察が可能となること
(2) 破損や破壊を伴う複雑な衝突現象について,その概略を把握できるようになること

キーワード

応力波,反射と透過,音響インピーダンス,縦波,横波,ガイド波,衝撃と衝突

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

専門力 教養力 コミュニケーション力 展開力(探究力又は設定力) 展開力(実践力又は解決力)

授業の進め方

講義形式で行う.原則として毎回,授業内容に関連するレポート課題を課す.レポート課題は,コンピュータによる数値計算を必要とする場合がある.

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 固体の衝撃と波動 弾性体の衝撃と波動の現象について静的現象との違いを修得する.
第2回 棒の縦衝撃と波動(一次元波動方程式,反射と透過) 棒の縦衝撃の基礎方程式とその応用を修得する.
第3回 棒の縦衝撃と波動(棒と棒の衝突,棒と球の衝突) 棒と棒および棒と球の衝突問題の解法を修得する.
第4回 軸および梁の衝撃と波動 軸および梁の衝撃の基礎方程式を修得し,分散性波動について理解する.
第5回 3次元媒質中の縦波と横波 3次元媒質中の弾性波には,縦波と横波の2種類しかないことを理解する.
第6回 3次元媒質中のガイド波 境界を有する弾性体には,合成波としてのRayleigh波やLamb波などが観察されることを理解する.
第7回 衝撃による破損と破壊 衝撃による破損と破壊は,静的な場合とは大きく異なることを理解する.

授業時間外学修(予習・復習等)

学修効果を上げるため,配布資料等の該当箇所を参照し,授業内容に関する予習と復習(課題含む)をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと.

教科書

なし

参考書、講義資料等

講義内容のプリントを配布する.
授業中に国内外の参考図書を紹介する.

成績評価の基準及び方法

5回程度のレポート課題により講義内容の理解とその応用に関する達成度を評価する.

関連する科目

  • MEC.C201 : 材料力学
  • MEC.C211 : 弾塑性力学
  • MEC.D311 : 振動解析学

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

機械系における学部レベルの材料力学,弾塑性力学,振動解析学の知識が必要である.

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