2024年度学院等開講科目工学院機械系機械コース

固体動力学特論

開講元: 機械コース
担当教員: 井上裕嗣
授業形態: 講義 (ライブ型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 水3-4
クラス: -
科目コード: MEC.C433
単位数: 100
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: 英語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

機械系の材料力学の初等段階において学習した棒の引張り・圧縮，軸のねじり，梁の曲げ，また振動学で学習したこれらの振動に加えて，衝突とそれに伴う波動伝播などの過渡的現象の理論的考え方は，機械工学の基礎として必須の知識である．また，これに関連して弾性体を伝播する波動に関する基本的な考え方は，機械工学のみならず，例えば地震学などの理工学の幅広い分野に共通する基本的な知識である．さらには，衝撃による材料の破損や破壊は，静的な負荷による破損や破壊と大きく異なる特徴があり，それを考察するためにも衝突と波動伝播に関する知識は重要である．この授業では，これらの知識を得て，さらに応用する方法を講義する．

到達目標

(1) 弾性体の衝突により発生する変形と振動について，変位や応力を変数として基礎的な理論的考察が可能となること
(2) 破損や破壊を伴う複雑な衝突現象について，その概略を把握できるようになること

キーワード

応力波，反射と透過，音響インピーダンス，縦波，横波，ガイド波，衝撃と衝突

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

講義形式（ライブ型）で行う．原則として毎回，授業内容に関連するレポート課題を課す．レポート課題は，コンピュータによる数値計算を必要とする場合がある．
授業内容に関する質問がある場合は，基本的には授業中に積極的に発言してもらいたいが，授業時間外でも電子メールにより受け付ける．

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	固体の衝撃と波動	弾性体の衝撃と波動の現象について静的現象との違いを修得する．
第2回	棒の縦衝撃と波動（一次元波動方程式，反射と透過）	棒の縦衝撃の基礎方程式とその応用を修得する．
第3回	棒の縦衝撃と波動（棒と棒の衝突，棒と球の衝突）	棒と棒および棒と球の衝突問題の解法を修得する．
第4回	軸および梁の衝撃と波動	軸および梁の衝撃の基礎方程式を修得し，分散性波動について理解する．
第5回	3次元媒質中の縦波と横波	3次元媒質中の弾性波には，縦波と横波の2種類しかないことを理解する．
第6回	3次元媒質中のガイド波	境界を有する弾性体には，合成波としてのRayleigh波やLamb波などが観察されることを理解する．
第7回	衝撃による破損と破壊	衝撃による破損と破壊は，静的な場合とは大きく異なることを理解する．

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，配布資料等の該当箇所を参照し，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

なし

参考書、講義資料等

講義内容のプリントを配布する．
授業中に国内外の参考図書を紹介する．

成績評価の方法及び基準

5回程度のレポート課題により講義内容の理解とその応用に関する達成度を評価する．

履修の条件・注意事項

機械系における学部レベルの材料力学，弾塑性力学，振動解析学の知識が必要である．