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材料力学Ⅱ / Mechanics of Material Systems

単位数: 2. 担当教員: 成田史生. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TME-MSE306J. 開講言語: 日本語.

主要授業科目/Essential Subjects

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授業の目的・概要及び達成方法等

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

１．目的
コンピュータを用いた材料システム設計のための線形弾性論及び複合材料力学の基礎的事項について学習する。

２．概要
材料力学に引き続いて，線形弾性論，複合材料の応力・変形と数理解析等の基礎的事項について学び，実際の材料・構造システムの力学的挙動解明に活用するための応用能力を養成する。基本的な部分は教科書を用い，演習を併用する。これらは他の固体系力学の基礎にも通ずるものである。

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。
・本学科の学習・教育目標のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに関する能力を含めて修得する。
・Hookeの法則に従う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，どの様に弾性体が変形するかを数理的に明らかにすることができる。
・コンピュータを用いた機械・構造物強度設計のための応力・変形解析法の基礎を理解し，説明することができる。
・複合材料の応力・変形に関する基礎的問題をモデル化し，解析することができる。

授業の目的・概要及び達成方法等(Ｅ）

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

1. Aim
To study the fundamentals of linear elasticity and mechanics of composite materials for the design of material systems using computers.

2. Outline
Subsequent to the mechanics of materials, students study the fundamentals of linear elasticity, stress/deformation and mathematical analysis of composite materials, and develop the ability to apply their knowledge for use in elucidating mechanical behavior of actual material systems and structures. Textbook will be used for the basics, and exercises will also be used as well. These are the foundations of other solid mechanics.

3. Scope
This lecture is intended to give students the mastery over the following skills:
・Acquire the skills including A, B, C, D of learning/educational goals of the department.
・The ability to mathematically elucidate how a force is conducted through a body and how it deforms when a linear elastic body under Hooke’s Law is subjected to force.
・The ability to understand and explain the basics of stress/deformation analysis method for the strength design of machines and structures using computers.
・The ability to analyze and model fundamental problems in stress/deformation of composite materials.

他の授業科目との関連及び履修上の注意

材料力学Iを履修していることが望ましい。

他の授業科目との関連及び履修上の注意(Ｅ）

It is advisable that students complete "mechanics of materials I" in advance.

授業計画

1.　序論、組合せ応力（圧力を受ける薄肉構造物，3次元の応力状態）
2.　「柱」の座屈（安定・不安定，偏心圧縮荷重を受ける柱）
3.　「柱」の座屈（軸心に圧縮荷重を受ける柱，柱の設計）
4.　エネルギー法（ひずみエネルギー，相反定理とカスチリアーノの定理）
5.　エネルギー法（曲げを受ける不静定はり）
6.　応力集中
7.　まとめ

授業計画(Ｅ）

1. Introduction, Biaxial stress (thin-walled members subjected to pressure, three-dimensional stress state)
2. Buckling of "column" (stable/unstable, column under an eccentric load)
3. Buckling of "column" (column under a centric load, design of column)
4. Energy methods (strain energy, reciprocal theorems and Castigliano’s theorem)
5. Energy methods (statically indeterminate beams subjected to bending)
6. Stress concentration
7. Summary

授業時間外学習

予習・復習を含めた自習（教科書の章末問題等）を行うこと．

授業時間外学習（Ｅ）

Do preparation and review on your own (such as problems at the end of each chapter in the textbook)

成績評価方法及び基準

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）

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

教科書および参考書

楽しく学ぶ材料力学, 成田史生、森本卓也、村澤剛共著, 朝倉書店 (2017) ISBN/ISSN: 9784254231441
楽しく学ぶ破壊力学, 成田史生、大宮正毅、荒木稚子共著, 朝倉書店 (2020) ISBN/ISSN: 9784254231489

オフィスアワー

随時（時前に教員に連絡をとること）

オフィスアワー（Ｅ）

Anytime (contact the professor in advance).

備考

記号A-Mについては、マテリアル・開発系の教育目標を参照してください。
https://www.material.tohoku.ac.jp/department/purpose.html

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

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