- 開講元
- 材料コース
- 授業形態
- 講義
- メディア利用科目
- 曜日・時限(講義室)
- 月7-8(S7-201) 木7-8(S7-201)
- クラス
- -
- 科目コード
- MAT.C501
- 単位数
- 2
- 開講年度
- 2018年度
- 開講クォーター
- 3Q
- シラバス更新日
- 2018年3月20日
- 講義資料更新日
- 2018年9月26日
- 使用言語
- 日本語
- アクセスランキング
-
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講義の概要とねらい
構造用材料が実社会で使われるためには，その強度信頼性を確保することは必須です。すなわち，一定の荷重や応力を与えたときに，その材料がどの程度変形するのか，あるいは，破壊しないかどうかを予め予測し，長期間の使用に対して問題なく使えることを保証するということです．このためには，金属，ポリマー，セラミックスとその複合材料の変形や破壊に共通する現象を一般化して理解するとともに，各材料で個別に起こる特殊な現象を，そのメカニズムから理解することが必要です．この総合と分析をいう相反する複眼的な見方で考えることができるようになるための各種の構造用材料学上のテーマを，わかりやすい順番で，この講義では解説します．また，この中で，金属，ポリマー，セラミックスの概論，特に，セラミックスについては成形と焼結というプロセスについても講義します．
到達目標
【到達目標】 本講義を履修することによって，金属，ポリマー，セラミックスとその複合材料における変形と破壊現象について一般化して考えることができるようになることを到達目標とします。この一般化に加えて，個々の材料で起こる特殊な現象が発生する力学的条件についても理解を深め，また，それを数学的に表現する方法についても学習し，これらの考え方や手法を材料工学で応用できるようになることも目標とします。
【テーマ】 本講義では，実社会で使われている各種の構造用材料の力学的応答を理解するための弾性，転位論，金属材料各論，金属の強化メカニズム，ポリマーの粘弾性論，ポリマー材料各論，セラミックス材料各論，成形とアルミナセラミックス，焼結と窒化ケイ素セラミックス，破壊力学，破壊統計，セラミックスの高靱化メカニズムの考え方を理解し，その材料工学に応用するための基礎を築くことを目的とします。
キーワード
弾性，金属材料，転位，粒界，金属の強化メカニズム，ポリマー材料，粘弾性，応力緩和，クリープ，炭素繊維強化プラスティクス，セラミックス材料，複合材料，破壊力学．応力拡大係数，エネルギー解放率，破壊靱性，プロセスゾーン，セラミックスの高靱化メカニズム，破壊統計，ワイブル分布，熱応力，熱衝撃破壊，
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
受講生は講義の前に講義資料をダウンロードして，事前に予習をしてくること
担当教員，各回の講義の重要なポイントを解説する
担当教員は，論点を提示する．
担当教員に指名された学生は，論点について自分の考えを述べる
担当教員は，いくつかの意見を総括する
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 弾性，弾性スティフネステンソル，エネルギー弾性，エントロピー弾性 | 弾性スティフネステンソルについて解説する |
| 第2回 | 金属転位論，刃状転位，らせん転位，混合転位，滑り運動，上昇運動，フランク・リード源 | 転位の構造と運動について解説する |
| 第3回 | 金属の結晶粒界，傾角粒界，ねじり粒界，対応格子粒界，金属材料各論 | 金属の結晶粒界について解説する |
| 第4回 | 金属の強化メカニズム，加工硬化，固溶強化，析出強化，分散強化，繊維強化，複合材料 | 金属の強化メカニズムについて解説する |
| 第5回 | 粘弾性，マックスウェルモデル，フォークトモデル，応力緩和，クリープ，積分則，ポリマー材料各論 | ポリマーの粘弾性について解説する |
| 第6回 | CFRPの成形、物性、構造設計、工業利用 （小笠原先生） | 炭素繊維強化プラスチック（CFRP）について概説する。 |
| 第7回 | セラミックス概論，アルミナ，ジルコニア，窒化ケイ素，炭化ケイ素，C/C複合材料 | 代表的なセラミックスについて解説する |
| 第8回 | アルミナセラミックスと成型プロセス（田中先生 | アルミナセラミックスと成型プロセスについて解説する |
| 第9回 | 窒化ケイ素セラミックスと焼結プロセス（多々見先生） | 窒化ケイ素セラミックスと焼結プロセスについて解説する |
| 第10回 | 破壊力学，応力拡大係数，臨界応力拡大係数，強度と欠陥寸法，プロセスゾーン | 破壊の応力論について解説する |
| 第11回 | 破壊力学，エネルギー解放率，臨界エネルギー解放率，KIとGIの関係 | 破壊のエネルギー論について解説する |
| 第12回 | セラミックスの高靱化メカニズム，弾性不均質性，熱膨張不均質性，亀裂の湾曲と偏向 | セラミックスの基本的な高靱化メカニズムについて解説する |
| 第13回 | セラミックスの高靱化メカニズム，応力誘起相変態強化，マイクロクラック強化，弾性架橋，繊維の引き抜き | セラミックスの特殊な高靱化メカニズムについて解説する |
| 第14回 | 破壊統計，ワイブル分布，最弱欠陥．最弱リンク説，ワイブルプロット，最尤法 | 破壊統計について解説する |
| 第15回 | 高温変形と高温破壊，高温様窒化ケイ素セラミックスの材料設計（西村先生） | 窒化ケイ素セラミックスの高温特性とそのための材料設計について解説する． |
教科書
特になし
参考書、講義資料等
特になし
成績評価の基準及び方法
構造材料の変形と破壊の考え方，室温から高温までの強度信頼性解析法及びそれらの応用に関する理解度を評価する。数回のレポート（100％）で成績を評価する。
関連する科目
- LAS.P101 ： 力学基礎１
- LAS.P102 ： 力学基礎２
- MAT.A202 ： 材料力学概論F
- MAT.C308 ： 連続体力学
履修の条件(知識・技能・履修済科目等)
必須ではないが，関連する科目を履修していることが望ましい
連絡先（メール、電話番号） ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。
kyasuda[at]ceram.titech.ac.jp
オフィスアワー
事前にe-mailで日程の調整をしてください
その他
講義は，学生が自ら頭脳を駆使して，知性を磨くための時間となるようにしています
