2024年度 学院等開講科目 物質理工学院 材料系 材料コース
固体の変形と強度
- 開講元
- 材料コース
- 担当教員
- 尾中 晋 / 寺田 芳弘
- 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1-2 (J2-303（J234）) / 木1-2 (J2-303（J234）)
- クラス
- -
- 科目コード
- MAT.M410
- 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
固体の変形と強度を定量的に評価する手法を習得することは，目的に応じた材料を選択するため，そしてより進んだ材料を開発するために不可欠です。弾性論と転位論は，それぞれ，結晶性固体の弾性変形と塑性変形を評価するための学問体系であり，本講義前半ではそれらを修得するための講述と演習を行います。本講義後半では，結晶性材料の塑性変形挙動と塑性変形の進行に必要な外力について扱ったのちに，金属材料を例として，実用に用いられている材料が様々な条件のもとでのどのような機械的性質を示し，どのようにすれば材料の強度を高めていくことができるかを理解するための講述と演習を行います。
到達目標
【到達目標】 固体の変形と強度を定量的に評価する手法を習得し，弾塑性変形や破壊の様式，そして材料強度の値といった材料の機械的性質についての知識を深め，機械的性質が主要な評価因子となる構造材料についての体系的な理解を得ることを到達目標とします。
【テーマ】 先ず，弾性論により固体の変形と強度を論じるための基礎を築きます。次いで，転位論により結晶性材料の塑性変形機構を扱う手法を習得します。これら弾性論と転位論についての理解をもとにして，多様な金属材料における種々の機械的性質を評価・議論できるようにすることが本講義のテーマです。
キーワード
弾性論，転位論，結晶欠陥，転位の力学，機械的性質，強化機構，クリープ，高温変形
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
講義のあいだに演習問題を出題します。講義，各回の学習目標をよく読み，予習，復習そして宿題を確実に行って下さい。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 弾性論の基礎 | テンソルとしての応力とひずみの概念 |
| 第2回 | 応力とひずみの定義 | 変位勾配とひずみ，面力と応力 |
| 第3回 | 理解度向上演習（弾性論） | 応力成分の座標変換，フックの法則 |
| 第4回 | 転位の種類とバーガースベクトル | 刃状転位，らせん転位，混合転位，バーガースベクトルの定義 |
| 第5回 | 転位の幾何学 | 転位の運動による塑性変形 |
| 第6回 | 転位の力学 | 転位による応力，転位に働く力 |
| 第7回 | 理解度向上演習（転位論） | 転位論についてのまとめ |
| 第8回 | 引張試験とクリープ試験 | 引張試験の定義，クリープ試験の定義 |
| 第9回 | 引張試験による強度評価 | ヤング率，降伏応力，引張強さ，延性，靭性 |
| 第10回 | クリープ試験による強度評価 | クリープ曲線，クリープ変形機構 |
| 第11回 | 転位のすべり運動と上昇運動 | オロワンの式，拡散と転位の上昇運動 |
| 第12回 | 材料強化機構 | 固溶強化，析出分散強化，転位強化，粒界強化 |
| 第13回 | 内部応力の概念 | 内部応力，有効応力，ひずみ遷移-応力急減試験 |
| 第14回 | 理解向上演習（材料強化機構） | 材料強化機構についてのまとめ |
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
特になし
参考書、講義資料等
加藤，熊井，尾中著 『材料強度学』 朝倉書店
成績評価の方法及び基準
弾性論，すべり変形と転位論，結晶性材料の塑性変形，そして金属材料における種々の機械的性質という主要項目についての考え方，計算法及びそれらの応用に関する理解度を評価する。宿題・演習（30％）と期末試験（70％）で成績を評価する。
関連する科目
- MAT.M205 ： 応力・ひずみの基礎と金属の変形
- MAT.M303 ： 格子欠陥と転位
履修の条件・注意事項
特になし
その他
特になし