2025年度 (最新) 学院等開講科目環境・社会理工学院土木・環境工学系

応用数値解析・演習B

開講元: 土木・環境工学系
担当教員: 盛川仁
授業形態: 講義/演習
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室)
クラス: -
科目コード: CVE.M304
単位数: 0.50.50
開講時期: 2025年度
開講クォーター: 4Q
シラバス更新日: 2025年3月19日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

コンピュータを用いた様々な解析は、今や多くの分野で必須のスキルになっている。本講義では，大規模数値計算などでよく用いられているFortran 90/95を用いて，プログラミングの基本的な文法や，研究・開発の現場で必要となる数値解析法のアルゴリズムのなかでも大規模な解析に用いられる有限要素法(FEM)について学習する。
　この講義を通して，数値解析基礎・演習A，Bで修得した基本的なプログラミングの技術を応用してある程度実用的なFEMのアルゴリズムを理解し，基本的な解析が可能なプログラムを作成出来るようになることを目指す。

到達目標

この講義を履修することによって，
(1) 有限要素法(FEM)の基本的なアルゴリズムを理解し，
(2) 自らのニーズに合わせて現象を数値解析するための基本的なプログラムを作成できるようになる。
(3) 自らのプログラムを用いて具体的な問題を解くことができるようになる。

キーワード

数値解析，アルゴリズム，Fortran，プログラミング，有限要素法(FEM)

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

学術国際情報センターの端末を用いてプログラミングの基礎やアルゴリズムについて講義と演習を織り交ぜながら学習する。対面での演習が困難になった場合は，オンラインで実施する場合もある。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	講義：1次元のFEMのアルゴリズム(基本的な考え方)	微分方程式をFEMを使って表現し，実際に例題を手計算で解く。
第2回	講義：1次元のFEMのアルゴリズム(実装方法)	例題をFEMによって解くための実装方法
第3回	演習：1次元のFEMの実装	1次元のFEMをFortranを使って実装し，例題を解く。
第4回	講義：2次元のFEMのアルゴリズム(基本的な考え方)	微分方程式をFEMを使って表現し，実際に例題を手計算で解く。
第5回	講義：2次元のFEMのアルゴリズム(実装方法)	例題をFEMによって解くための実装方法
第6回	演習：2次元のFEMの実装(1次元問題の拡張)	2次元のFEMをFortranを使って実装し，例題を解く。
第7回	演習：2次元のFEMの実装(大規模問題への適用)	2次元のFEMをFortranを使って実装し，例題を解く。

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

なし

参考書、講義資料等

講義資料等は必要に応じて講義前にT2SCHOLAを通して配布する。

成績評価の方法及び基準

レポートによって総合的に評価する。

履修の条件・注意事項

基本的なプログラミング言語の文法を理解して簡単なプログラムを自分で書くことができること。CVE.M301を履修しているかそれと同等レベルのプログラミングについての理解を有していること。ガウスの消去法によって連立1次方程式を正しく解くことができるFortranのサブルーチンを有していること。
本学の教育用計算機システムを用いて講義・演習を実施するが，受講生の個人所有のPCに計算環境をインストールして受講することを推奨する。ただし，新型コロナウィルスの再流行などにより，オンラインで開講することとなった場合は，個人所有のPCを用いて演習をせざるを得ない。そのような状況下では，Windows, MacOS, Linux等のOSがインストールされたPCを所有していなければ履修できないので，注意のこと。