材料力学基礎及び演習（材料力学１及び演習）

材料力学基礎及び演習（材料力学１及び演習）

994513P

45BASTM101

蒙　兪先、荒井　正行

Masayuki Arai

2025年度後期

2025年度

②Second semester

水曜5限、木曜2限

Second period, Thursday (Lecture): 5th period, Wednesday (Exercises).

工学部　機械工学科

Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering

2.0単位

講義/演習

Lecture/Seminar

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

材料力学は，機械工学において最も重要かつ基本的な科目のうちのひとつです．機械設計における部品寸法や材質を決定する際にここで習得した内容が活用されるからです．

本授業では，材料力学のうち基本的な内容を習得してもらいます．すなわち，複雑な形状をした部品を棒やはりに置き換え，これらに生じる応力や伸びの計算方法を学習します．また，簡単な機械構造物についても学習します．ここでの学習を通じて静力学の基礎を身に付けてもらいます．本授業は，機械工学科　ディプロマポリシーに定める「最先端の科学技術に対応できる基礎学力及びエンジニアリング･センス」を実現するために設置されています．

1) 応力とひずみを理解する．
2) 棒の静定問題と不静定問題を解けるようにする．
3) はりのせん断力線図，曲げモーメント線図を描けるようにする．
4) はりの曲げ応力とたわみ曲線を計算できるようにする．
5) はりの不静定問題を解けるようにする．
6) 棒のねじり問題を解けるようにする．
7) 曲げとねじりを同時に受ける問題を解けるようにする．

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

この授業では，高等学校物理の力学を十分に理解していること，高等学校数学の微分・積分を理解していること，を前提としています．

小テストの実施　Quiz type test

材料力学基礎および演習は，通常授業と演習とから構成されています．

教科書の問題をしっかり解いてください．

成績は次の比率で基本的には評価します．
出席（10%）+演習問題（30%）+中間試験（30%）+到達度評価試験（30%）．
なお，成績評価の前提として通常授業の出席率が80%に達していることが必須となります．欠席する際には，証明書をPDF化して教員にメールで事前に知らせてください．これをもって出席したこととみなします．なお，証明書とは，医療機関を受診した際にはそのレシートあるいは診断書，部活での試合参加の場合には，大学から発行される証明書となります．これ以外はすべて欠席扱いとなります．ご注意ください．

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

本授業では，以下の教科書に沿って授業を進めていきます．授業開始前までに各自必ず購入しておいてください．
荒井，もう解き方で迷わない　ステップ解法で学ぶ材料力学，技術評論社（2022）,ISBN 978-4-297-12649-0

●通常授業：

第１回　教科書　P1〜10
　　　　　１−１）力のつり合い
　　　　　１−２）モーメントのつり合い
　　　　　１−３）力の作用方法
　　　　　１−４）支持方法
　　　　　１−５）例題

第２回　教科書　P11〜17　
　　　　　２−１）仮想切断面と内力
　　　　　２−２）応力
　　　　　２−３）例題

第３回　教科書　P17〜38
　　　　　３−１）ひずみ
　　　　　３−２）ポアソン比
　　　　　３ー３）応力とひずみの関係
　　　　　３−４）棒の静定問題のステップ解法

第４回　教科書　P39〜60
　　　　　４−１）棒の不静定問題のステップ解法
　　　　　４−２）熱応力問題のステップ解法

第５回　教科書　P61〜86
　　　　　５−１）応力−ひずみ曲線
　　　　　５−２）許容応力と安全率
　　　　　５−３）部品と構造物
　　　　　５−４）例題

第６回　教科書　P87〜102
　　　　　６−１）約束事
　　　　　６−２）せん断力線図・曲げモーメント線図
　　　　　６ー３） 分布荷重の計算法
　　　　　６ー４）例題

第７回　教科書　P103〜120
　　　　　７−１）はりの変形
　　　　　７−２）曲げ応力
　　　　　７−３）図心と断面二次モーメント
　　　　　７−４）例題

第８回　教科書　P121〜136
　　　　　８−１）はりのたわみ
　　　　　８−２）境界条件
　　　　　８−３）はりの静定問題のステップ解法
　　　　　８ー４）例題

第９回　教科書　P137〜146
　　　　　９−１）重ね合せの原理
　　　　　９−２）はりの基本問題
　　　　　９−３）図式解法によるはりの問題の解法
　　　　　９−４）例題

第１０回　教科書　P146〜156
　　　　　１０−１）はりの不静定問題のステップ解法
　　　　　１０−２）例題

第１１回　教科書　P157〜176
　　　　　１１−１）ひずみエネルギー
　　　　　１１−２）カスチリアノの定理
　　　　　１１−３）エネルギー法によるはりの問題のステップ解法
　　　　　１１−４）例題

第１２回　教科書　P177〜194
　　　　　１２−１）丸棒のねじり
　　　　　１２−２）ねじりを受ける丸棒の静定問題
　　　　　１２−３）ねじりを受ける丸棒の不静定問題
　　　　　１２−４）ねじりによるひずみエネルギー
　　　　　１２−５）例題

第１３回　教科書　P233-246
　　　　　１３−１）応力成分（弾性力学の予習）
　　　　　１３−２）応力成分の座標変換（弾性力学の予習）
　　　　　１３−３）主応力とせん断応力（弾性力学の予習）
　　　　　１３−４）降伏条件（塑性力学の予習）

第１４回　到達度評価試験

●演習：

第１回　力のつり合い，モーメントのつり合い，力の作用方法

第２回　仮想切断面と内力

第３回　ひずみ，ポアソン比，応力とひずみの関係

第４回　不静定問題と熱応力

第５回　中間試験，授業の第1回から第5回までの範囲．

第６回　はりの約束事，せん断力線図，曲げモーメント線図，分布荷重の計算方法

第７回　はりの変形，曲げ応力，図心の求め方，断面二次モーメントの求め方

第８回　はりのたわみと境界条件

第９回　重ね合せの原理，はりの基本問題，図式解法によるはりの問題の解き方

第１０回　不静定はりの問題

第１１回　ひずみエネルギー，カスチリアノの定理

第１２回　丸棒のねじり，静定問題，不静定問題，ねじりによるひずみエネルギー

第１３回　到達度評価試験，授業の第6回から第12回までの範囲．

課外授業：
ペーパービームコンテスト（機械工学通論）
　　１１月下旬にペーパービームコンテストを実施します。授業で学んだはりの問題の理解を深めるために、A4用紙１枚を利用してペーパービームを作製してもらい競い合います。

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この授業では，棒の引張・圧縮，はりの曲げ，棒のねじりの問題の解き方を理解してもらいます。各問題は一見異なっている種類の問題に見えますが，この授業を聞いていると，一つのシンプルな解法ですべてが簡潔に取り扱われていることに気が付くと思います。とくにこの授業で毎回説明される"ステップ解法"はこの授業のために考案したものです。力学の基礎力が付きます。最初は理解することが大変かもしれませんが，回数を重ねるに従って，考え方が馴染んできます。

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