環境材料力学 / Strength of Materials for Environment

後期 水曜日 ２講時. 単位数/Credit(s): 2. 担当教員/Instructor : 成田 史生. 履修年度: 2024.

使用言語/Language

日本語

授業題目/Class Subject

環境材料力学

授業の目的・概要及び達成方法等/Object in Class subject and Object and summary of class and Goal of study(J)

１．目的
　環境に配慮した材料・構造設計のための弾塑性力学に関する基礎的事項について学習する。特に，様々な環境における材料の応力状態や変形挙動に関する知識を習得し，それを数理解析に結びつけるための方法に加え，材料・構造システムのぎりぎりの性能維持能力を把握する方法を学ぶ。また，環境発電材料や環境モニタリング材料などの強度・機能設計に関する基礎的事項について理解を深める。

２．概要
　線形弾性論を修得して，弾性問題を解けるようにする。また，弾塑性論の数学的基礎について講述し，数値材料力学にも言及する。

３．達成目標等
　この授業では，主に以下のような能力を修得することを目標とする。
・線形弾性体が，力を受けた時，弾性体内を力がどの様に伝わり，どの様に変形するかを数理的に明らかにすることができる。
・複雑な弾塑性力学問題をモデル化し，数理・コンピュータ解析して，解析結果を正しく評価することができる。
・環境発電・環境モニタリングと材料とのつながりの重要性を認識する。

授業の目的・概要及び達成方法等（E）/Object in Class subject and Object and summary of class and Goal of study

1. Aim
The primary objectives of this lecture are: (1) to develop a thorough understanding of the relations between the stresses (loads) applied to a structure under various environments and the resulting strains (deformations) of the structure; and (2) to develop adequate numerical procedures for finding the required materials and structures to carry a given load under a severe environment. The principles used to meet the design requirements of the materials and structures for energy harvesting and environmental monitoring are included.

2. Outline
Review of the basic equations of linear theory of elasticity. Fundamentals of theory of plasticity. Mathematical foundations of elastic-plastic materials. Numerical methods and design problems are included.

3. Scope
This lecture is intended to give students the mastery over the following skills:
・The ability to elucidate how a force is conducted through an elastic-plastic material, and how it deforms when it is subjected to force.
・The ability to model complex elastic-plastic problems, perform analysis with or without the help of computers, and interpret analysis results accurately.
・The ability to recognize the importance of the connection between energy harvesting/environmental monitoring and materials.

授業計画/Contents and progress schedule of class(J)

第1回 序論，弾塑性材料の力学的挙動
第2回 応力と平衡方程式
第3回 変形とひずみ
第4回 弾性基礎式
第5回 降伏（塑性，降伏条件）
第6回 硬化（最大塑性仕事の原理，降伏曲面，硬化理論）
第7回 弾塑性方程式
第8回 有限要素法，環境発電，環境モニタリング，まとめ（集中講義）

授業計画（E）/Contents and progress schedule of class

1. Introduction, Mechanical behavior of elastic-plastic materials
2. Stress and equilibrium equations
3. Deformation and strain
4. Basic equations of elastic theory
5. Yield (Plasticity, Yield condition)
6. Hardening (Principle of maximum plastic work, Yield surface, Hardening rule)
7. Basic equations of elasticity and plasticity
8. Finite element method, Energy harvesting, Environmental monitoring, Summary (Intensive lecture)

授業時間外学修/Self study(J)

予習・復習を含めた自習を行うこと．

授業時間外学修（E）/Self study

Do preparation and review on your own.

成績評価方法及び基準/Record and evaluation method(J)

出席状況，宿題（数回）及び試験の成績等に基づく総合評価

成績評価方法及び基準（E）/Record and evaluation method

Evaluation will be based on classroom participation; written assignments; and a final examination.

教科書および参考書/Textbook and References

『楽しく学ぶ破壊力学』 成田史生 ・大宮正毅 ・荒木稚子 著 朝倉書店 2020 978-4-254-23148-9 C3053
『Introduction to Linear Elasticity』 P. L. Gould Springer 2013 978-1-4614-4832-7

実務・実践的授業/Practicalbusiness※○は、実務・実践的授業であることを示す。/Note:"○"Indicatesthe practicalbusiness

〇

その他/In Addition

本講義は、【対面形式（一部オンライン）】で実施する予定です。ただし、新型コロナウイルス感染症等の状況により、実施方法等を変更する場合がありますので、当該講義のGoogle
Classroomを随時確認してください。
This class will be conducted 【face to face （partly online）】. However, the way to attend a class
might be changed due to infection control for COVID-19. Please check out
class information by Google Classroom.