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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)
この科目は、原則対面で授業を行います。
また、Google Classroomを使用して受講状況を確認したり、講義資料等を配布したりします。
Google Classroomから授業に関する案内も届きますので、随時確認をしてください。
１．目的
材料強度学を基礎とし，構造材料の性質およびその材料設計概念を学ぶ。
２．概要
外力下で使われる構造材料を対象とし，材料として使う際に問題となる点，問題点を克服しより高性能の材料を設計するための組織制御概念などを学ぶ。
構造材料の実例についても紹介する。
３．達成目標等
本学科の学習・教育目標のA，B，C，Kに関する能力を含めて修得する。
材料の使用環境に合わせて，最適な構造材料を選択できる基礎的能力を修得する。
実用材料の強化の実例を理解し，性能向上を目指して材料を設計する基礎的能力を修得する。
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)
This class is taught face-to-face.
Google Classroom will be used to check the course status, distribute lecture materials, etc.
You will also receive information about the class from Google Classroom, so please check it as needed.
1. Purpose
This is a lecture to learn the mechanical properties of structural materials and the concept for material design, based on material strength.
2. Brief overview
This lecture covers structural materials used under external forces, deals with the issues arising for practical applications, and discuss the concept of microstructure control to design high-performance materials by overcoming the problems. Some examples of practical applications are also introduced.
3. Achievement target etc.
To master learning and educational goals, including A, B, C and K capabilities for this department.
To acquire the basic ability to select the most suitable structural material according to usage environment.
To understand actual examples of strengthening practical materials, and acquire the basic ability to design materials with the aim of improving performance.
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１．目的
物質の強さに関係する種々の現象を，ミクロの立場から理解するための導入的講義。
２．概要
マクロ的に観察される力学的（機械的）性質が，その材料を構成しているミクロ的構造要素（10^(-10) m～10^(-3) m）からどのように説明されるかについて概観し，結晶性材料を専攻するすべての者にとって共通の常識となる材料強度の基礎的事項を学ぶ。
３．達成目標等
本学科の学習・教育目標のA，B，C，Kに関する能力を含めて修得する。
物質中の欠陥，塑性変形，力学特性について基本的事項を理解する。
材料の強化について，基礎的事項を理解する。
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1. Purpose
This lecture is an introductory one to understand various phenomena related to material strength from the microscopic viewpoint.
2. Brief overview
This lecture overviews how macroscopic mechanical properties is interpreted by microstructural elements of 10^(-10) to 10^(-3) m that makeup materials is overviewed, and therefore you learn the basics of material strength that is common sense for all students studying crystalline materials.
3. Achievement target etc.
To master learning and educational goals, including A, B, C and K capabilities for this department.
To understand fundamental issues regarding atomic defects, plastic deformation and mechanical properties in materials.
To understand fundamental issues regarding the mechanism of material strengthening.
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（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。
1. 目的
材料に希望する機能を持たせるには、分子構造からはじまって、それら集合体としての高次構造や相構造を制御する必要がある。今後産業の中心となり得るナノテク材料の合成や、それを実現するための自己組織化あるいは微細構造制御も、分子間相互作用やそれに基づく組織形成過程についての理解が必要となる。本講義では、高次構造や相構造の形成機構や過程を学ぶとともに、機能性材料の合成プロセスに関する知識を深める。
2. 概要
初めに相平衡や相転移に焦点をあてて出現する材料構造との関係について学び、続いて材料合成と反応との関係について理解を深める。
3. 達成方法等
本講義では主に以下の２項目を目的達成の目安とする。
3-1. 高次構造や相構造制御のための基本的な材料プロセシングを説明することができる。
3-2. 新規な材料を設計し合成する際に、上記プロセッシングを材料の機能化に役立てることができる。
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1. Purpose
Precise control over material morphologies, which includes hieratical designs from molecules to their assemblies, is essential to develop functional materials. A variety of phenomena dominating the material morphologies, such as phase equilibrium, mass transfer and diffusion, should be understood for the development of functional materials. Reaction conditions and practical operation methods for controlling the physical properties of products, micro-scaled structures of materials and phase structures of materials will be explained in the course targeting for organic polymer materials, inorganic materials and their composites.
2. Abstract
Phase equilibria and phase transition are firstly focused on to learn their effect on material morphologies, and then reaction conditions are explained to understand their effect on material morphologies in the synthesis of functional materials.
3. The following is main criteria of learning achievement in this course.
3-1 Attainment to explain basic material processing for controlling hieratical and/or phase separated structures of materials.
3-2 Attainment to utilize the above processing for functionalization of materials in the development of novel materials originally designed.
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単結晶、多結晶、非晶質等、種々の形態や構造で機能性を発現する無機材料に関して紹介し、製造プロセスに係わる結晶化反応、相転移、焼結反応、分解反応等の化学反応についての基礎知識を体系的に講義するとともに機能性無機材料創製の立場から、固体の表面エネルギー、超微粒子の特異な性質、無機材料の形態や凝集の制御により発現される機能性について講義し、固体化学に対する理解を深める。また、環境にやさしい、ソフト溶液反応による機能性無機材料合成の最先端技術を紹介し、機能性無機材料の設計指針について講義する。
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This course introduces single crystalline, polycrystalline, amorphous, etc., with respect to inorganic materials which express function in various forms or structures, provides lectures on the basic knowledge of chemical reaction systematically, including crystallization reaction during the production process, the phase transformation, sintering reaction, decomposition reaction etc.. Also, from the standpoint of functional inorganic material creation, it provides lectures on the surface energy of solid, unique properties of ultra-fine particles, the functionality that is expressed under the control of morphology and agglomeration of inorganic material, to help students better understand the solid-state chemistry. In addition, introduces environmentally friendly state-of-the-art technologies for functional inorganic materials synthesis by soft solution reaction to lecture on the design guidelines of functional inorganic materials.
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Google Classroom用のクラスコードは「 」です。
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単結晶、多結晶、非晶質等、種々の形態や構造で機能性を発現する無機材料に関して紹介し、製造プロセスに係わる結晶化反応、相転移、焼結反応、分解反応等の化学反応についての基礎知識を体系的に講義するとともに機能性無機材料創製の立場から、固体の表面エネルギー、超微粒子の特異な性質、無機材料の形態や凝集の制御により発現される機能性について講義し、固体化学に対する理解を深める。また、環境にやさしい、ソフト溶液反応による機能性無機材料合成の最先端技術を紹介し、機能性無機材料の設計指針について講義する。
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機能無機材料の設計においては，結晶化学や状態図，固体物性等の理解が重要である。固体化学の知識を基礎として，高温，高圧，電場，磁場等の反応場制御による材料合成法や，セラミックスのキャラクタリゼーション技術，複合化・組織制御による機能発現等について体系的に講義するとともに，先端無機材料の話題について概説する。
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Design of functional inorganic materials is based on the knowledge of crystal chemistry, phase equilibria, solid state physics, etc. The aims of this class are to provide introductions to inorganic synthesis under high temperature, high pressure, electric and magnetic fields, characterization of solids, and the concepts for material design by microstructure developments on the basis of solid state chemistry. The current topics of advanced inorganic materials are discussed.
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機器･構造物の健全性を保証するための基礎となる材料の強度と破壊現象に関する学理を講じる。設計概念発展の歴史、破壊の現象論と事故事例を学んだ後に、固体の強度と破壊の基礎である塑性変形、強化機構、き裂進展のエネルギー論、き裂近傍の弾性応力場と応力拡大係数、き裂先端の塑性変形、破壊靱性、脆性破壊と延性破壊を理解する。最後に、構造物に生じ得る主要な経年劣化現象のうち、材質劣化としての熱時効脆化と中性子照射脆化、亜臨界き裂成長としての疲労、環境助長割れ、高温クリープを講ずる。
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The course will cover the scientific theories of strength of materials and fracture phenomena that are fundamental to assure the integrity of components and structures. After studying the history of design concept development, fracture phenomenology, and accident cases, the course will provide an understanding of the fundamentals of strength and fracture of solids: plastic deformation, strengthening mechanisms, crack growth energetics, elastic stress field and stress intensity factor near cracks, plastic deformation at crack tip, fracture toughness, brittle fracture, and ductile fracture. Finally, the major aging phenomena that can occur in structures will be discussed, including thermal aging and neutron irradiation embrittlement as material degradation, fatigue, environmentally assisted cracking, and high temperature creep as subcritical crack growth.
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１．目的
材料の微視的構造すなわち組織は、その材料の諸特性に大きな影響を与える。この授業では、組織制御に必要な材料組織についての基本事項を習得する。
２．概要
金属を中心とした材料組織を対象に、ミクロ組織の熱力学、状態図、拡散、相変態といった組織制御の基本事項を解説する。
３．達成目標等
この授業では、以下のような能力を習得することを目標とする。
・ 本学科の学習・教育目標のAに関する能力を含めて修得する。
・ 相平衡と自由エネルギーとの関係を理解し、状態図を読む能力。
・ 拡散現象の基本を理解し、自由エネルギーと結びつけて諸相変態を説明できる能力。
・ 組織制御のためのプロセス（加工熱処理等）法の原理を理解し、説明できる能力。
この科目ではClassroomを利用して講義資料と講義情報を発信します。
Classroomにアクセスし、クラスコードを入力してください。
なお、参考書は必ず事前に入手しておいてください。
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In this course, the basis of microstructure science of materials is provided.
The purpose of the course is to make the participants understand the basic issues on microstructures of materials, such as thermodynamics for microstructures, phase diagrams, atomic diffusion, phase transformations etc..
This course is designed to help students have the following abilities:
1. the abilities related to Education Issue "A" determined by our department.
2. the abilities to understand the relation between phase equilibrium and free energy and to read phase diagrams.
3. the abilities to understand diffusion phenomena and to explain phase transformations based on free energy.
4. the abilities to understand and explain principles of thermomechanical process for microstructure control.
This class uses Classroom to provide lecture information.
Please access Classroom and input the class-code.
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塑性力学は材料力学や弾性力学，連続体力学，固体力学などの延長にあり，本講義では，材料の強度や破壊，成形加工，トライボロジーといった現象の基礎となる「塑性変形」の力学的記述を理解し，それに基づく変形解析の手法を修得することを目的としている。特に，1）塑性変形の基礎的概念，2）塑性変形の力学的記述，3）有限要素法による解析手法，4）解析事例を通しての工学への応用を講義する。
＜重要＞
本講義は，Google Classroomを用いて開講する。クラスコードは「wwmyoqk」である。
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Mechanics of plasticity is an extended subject of mechanics of materials, mechanics of elasticity, continuum mechanics, and solid mechanics. This lecture aims to understand the mechanical description of “plastic deformation,” a fundamental phenomenon such as the strength and fracture of materials, forming process, and tribology, and to master a deformation analysis method based on plasticity. This lecture covers 1) basic concepts of plastic deformation, 2) a mechanical description of plastic deformation, 3) a simulation method using the finite element method, and 4) applications to engineering through examples.
<Important>
This lecture will be given using Google Classroom. The class code is "wwmyoqk".
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この科目では Classroom を使用して講義情報を発信します。
Classroom にアクセスし、クラスコードを入力してください。
１．目的
材料力学I・材料力学IIに引き続いて，材料・構造システム設計のための弾性論と材料の塑性力学に関する基礎的事項について学習する。特に，局所的に大きなひずみを受ける材料の応力状態や変形挙動，塑性領域の拡大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，塑性加工の解析法など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。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:
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Classroom will be used in this course.
Please visit Classroom and enter the class code.
1. Aim
This lecture is aimed not only at the future structural engineer who of necessity must use this analysis in design, but at all future engineers in providing them with a basic introduction to the mechanical behavior of solid media.
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.