2024年度学院等開講科目工学院システム制御系

計算力学

開講元: システム制御系
担当教員: 天谷賢治 / 宮﨑祐介
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 月5-6 (W3-201(W321)) / 木5-6 (W3-201(W321))
クラス: -
科目コード: SCE.S304
単位数: 200
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 2Q
シラバス更新日: 2025年3月14日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

まず、数値シミュレーションの基礎および境界値問題の近似解法における数理的アプローチについて学ぶ。つぎにシンプルなポテンシャル境界値問題の有限要素法の詳細について理解し、その考え方を弾性有限要素法に発展させる。また流体力学問題の数値解法についても理解し、差分法の考え方を学ぶ。最後に実際に数値解析の演習を実施する。

到達目標

【到達目標】　本講義を履修することによって，基礎的な固体力学の有限要素法および流体力学の差分法を理解し実際に数値解析ができるようになることを到達目標とします。
【テーマ】　本講義では，基礎的な固体力学の有限要素法および流体力学の差分法を理解し、工学におけるシステムの設計および制御に応用するための基礎を築くことを目的とします。

キーワード

有限要素法、計算力学、数値シミュレーション、応力解析、流体解析

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

後半の講義では実際にコンピュータを用いてシミュレーションを実施します。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	数値シミュレーションの基礎	数値シミュレーションの概要の理解
第2回	数理モデルの構築	数理モデルの構築の理解
第3回	ガラーキン法・リッツ法	ガラーキン法・リッツ法の理解
第4回	ポテンシャル境界値問題の1次元有限要素法	ポテンシャル境界値問題の1次元有限要素法の導出
第5回	ポテンシャル境界値問題の2次元有限要素法	ポテンシャル境界値問題の2次元有限要素法の導出
第6回	数値流体力学の基礎方程式	数値流体力学の基礎方程式の理解
第7回	差分法の基礎	差分法の基礎の理解
第8回	流れ関数・ポテンシャルによる流体解析	流れ関数・ポテンシャルによる流体解析の理解
第9回	流速ー圧力を用いた流体解析	流速ー圧力を用いた流体解析の概要の理解
第10回	弾性有限要素法の基礎方程式	弾性有限要素法の基礎方程式の整理と理解
第11回	いろいろな要素	いろいろな要素についての理解
第12回	動的問題の解法	動的問題の解法についての理解
第13回	計算力学における精度検証	計算力学における精度検証についての理解
第14回	弾性有限要素法の実践	弾性有限要素法の実践、パッケージソフトウエアによるシミュレーションの実施
第15回	数値シミュレーションの実際	数値シミュレーションの実際の知識の獲得

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

未定

参考書、講義資料等

有限要素法概説　菊池文雄　サイエンス社
衝撃力学　コロナ社

成績評価の方法及び基準

弾性問題の有限要素法、差分法による流体力学解析及びそれらの応用に関する理解度を評価する。　課題（６０％）演習（４０％）で成績を評価する。

履修の条件・注意事項

連続体力学を履修していることもしくはそれと同等の知識があること