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薄肉構造 / Thin-Walled Structures

単位数: 2. 担当教員: 齊木 功. 開講年度: 2024. 開講言語: 日本語.

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研究科Webページ
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html
(大学院シラバス・時間割・履修登録)にて確認すること。

目的: 薄肉構造力学を体系的に理解する。
概要: 社会基盤構造物のうちの鋼構造は薄肉構造である。構造力学の体系中,曲げ理論については薄肉構造の特徴があまり現われないが,ねじりを伴う3次元的挙動には薄肉特有の挙動を示す。
ここでは特に,薄肉構造への近似構造力学としてのねじり理論と曲げねじり理論とを概説する。また,鋼構造部材の最小単位である板の理論についても,その座屈の基礎も含めて講義する。
目標: 3次元的な拡りを持った構造部材挙動を把握する能力を身に付ける。

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/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

OBJECTIVES: Systematic study of mechanics of thin-walled structures
DESCRIPTION: Formulation of mechanics of the thin-walled structures is introduced with emphasis on the problem of torsion of bars. The stiffness equations and the buckling problems related to the torsion are explained. Furthermore, as a basic unit of steel structures, the plate theory is reviewed, and its buckling problem is explained.
GOALS: Students should be able to predict structural behavior of the thin-walled members in 3-dimensional space.

他の授業科目との関連及び履修上の注意

構造解析学の知識が必要。講義は15回実施予定で,下記授業計画はほぼその順番で説明する15項目のトピックスである。鉤括弧内は講義のおよその順番を示す。

他の授業科目との関連及び履修上の注意(E)

Knowledge of structural analyses is required. 15 classes will be scheduled, and `Contents and progress schedule of class' below explains their 15 topics. The number in each bracket represents the approximate order of classes offered.

授業計画

A. 円柱・円管のねじりと,その薄肉近似の概念 [1,2]
B. 薄肉閉断面棒のSaint-Venantねじり理論の定式化と解法 [2,3]
C. 薄肉長方形断面棒のSaint-Venantねじり理論の定式化 [3,4]
D. 長方形断面のねじりで発生する「そり」の物理的意味の解説 [4,5]
E. I型断面棒の曲げねじり理論の定式化と解法 [5]
F. 「そり」に関する断面量や断面座標の意味 [6,7]
G. 「曲げねじりモーメント」の物理的意味の解説 [7,8]
H. 一般化した薄肉棒部材のねじり理論の公式の説明 [9]
I. ねじり理論に対応した剛性方程式の誘導と解法 [10]
J. 立体骨組の解法 [11,12]
K. ねじりを伴う棒部材の安定問題 [12,13]
L. 平板理論の定式化 [13]
M. 平板理論に対する剛性方程式についての説明 [14]
N. 板の圧縮座屈理論の定式化と座屈後挙動の理解 [15]
O. 板の設計強度についての理解 [15]

授業計画(E)

A. Torsion of circular columns and tubes and assumptions of thin-walled sections [1,2]
B. Formulation and solution of Saint-Venant torsion of thin-walled open sections [2,3]
C. Formulation of torsion of thin-walled rectangular section [3,4]
D. Warping displacement in torsion of thin-walled rectangular section [4,5]
E. Formulation of theory of flexural torsion of I-section [5]
F. Section modulus and coordinate defining warping displacement [6,7]
G. Physical meaning of flexural torsional moment [7,8]
H. Formula of theory of generalized thin-walled sections [9]
I. Stiffness equation of torsion [10]
J. Solution of 3-dimensional frames [11,12]
K. Stability problems of bars with torsion [12,13]
L. Formulation of theory of thin plates [13]
M. Stiffness equation of thin plates [14]
N. Stability problems of thin plates and their post-buckling behavior [15]
O. Study of designing strength of plates [15]

授業時間外学習

予習は不要だが,毎回講義後に講義中に解いた例題は自力で解く復習をする必要がある。式等が長いことから,講義ノートはA4版にして講義内容は表だけに記載し,裏を復習や疑問点の書き込み用として利用することを強く薦める。

授業時間外学習(E)

No need to prepare for the next class, but the textbook and handouts must be read just after each class in order to maintain and organize your notebook. It is recommended that you use A4-size notebooks on which only one side of each sheet is used to copy instructor's writing because equations are lengthy. Another side can be used for your review after each class.

成績評価方法及び基準

提出された宿題で成績を評価する。

成績評価方法及び基準(E)

Homework assignments must be solved. Grade will be evaluated by the achievement on these assignments.

教科書および参考書

    関連URL

    岩熊先生講義ノート(7, 8章)(Lecture note):
    http://mechanics.civil.tohoku.ac.jp/bear/civil/node16.html

    オフィスアワー

    研究室にいる時は原則としてOffice Hoursなので,随時質問は受けるが,Emailで連絡することを勧める。

    オフィスアワー(E)

    You may drop by my office any time for any questions, but you can always contact me through email.

     これと関連したシラバス 学務情報システムで確認
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