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科目名 CAE 
担当者氏名

加鳥 裕明

全開講対象学科 理工学部交通機械工学科
年次 4年次 
クラス  
講義学期 前期 
単位数
必選区分  
学期・曜日・時限  
部門 専門教育部門-交通機械工学専門教育科目 
備考 本授業はCP2・3・4およびDP3に該当する 



準備学習・事後学習
配布するプリントを基に次回の授業範囲を2時間予習し,講義内容の概略を理解しておくこと.

講義後、ノートを元に,講義時間の2倍を目安に,講義内容をレポート形式でまとめておくこと.

課題(レポート)については,授業内で継続的に解説,講評,質問対応等を行う.

試験については,講評,解説等を学生ポータルサイトの「講義連絡」により,追・再試験終了後に送信する. 
履修上の留意
コンピュータリテラシー 情報技術 コンピュータシミュレーション 材料力学Ⅰ,Ⅱ  材料力学演習 工業力学 工業力学演習 機械力学 振動学 構造力学を履修しておくこと. 
授業の概要と目的
有現要素法の基礎理論と計算手法が理解でき,簡単な問題を解析できる.さらに汎用ソフトを使用し構造解析ができる有現要素法のプログラミングの概要を理解し,簡単なプログラムを作る事ができることを目的としている.

交通機械との関連:交通機械全般(科目ナンバリングコード:TT31101) 
サブタイトル
MATLABや汎用ソフトを用いた有限要素解析入門 
到達目標
(1)有限要素法の基礎理論と法則の理解,(2)プログラムの仕組みとデータ構造,(3)有現要素法の構造力学問題への応用の基礎を理解し,問題を解く事ができる. 
授業計画
【項目欄】 【内容欄】
1. コース紹介  有限要素法理論の概要と構成,コンピュータの役割と歴史背景について、航空機や自動車産業の製造現場でのCAEの果たす役割について講義する.将来に発展が予測される応用分野について推察する. 
2. 有現要素法の基礎知識  有限要素法に必要な基礎知識を理解する.

○有限要素法に必要な基礎知識を整理し,解析の流れを理解できる. 
3. 重み付き残差法(ガラーキン法)  ガラーキン法等を用いて簡単な微分方程式の近似解を求める.

○重み付き残差法による式の展開ができる. 
4. 有限要素法と離散化概念  変分原理とガラーキン法、仮想仕事の原理について概説し,離散化された有限要素式の導出について解析する.

○一次元の有限要素法の定式化ができる. 
5. 一次元問題の解析  先に導出した有限要素式をもとにMATLABを用いた有限要素法のプログラムを作成し,解析する.

○解析プログラムの構成を理解できる. 
6. 平面トラス問題(1)  棒要素から平面トラス部材の剛性行列を導き,MATLABを用いた有限要素法のプログラムを作成析する.



○平面トラス部材の有限要素法の定式化ができる. 
7. 平面トラス問題(2)  先に作成したプログラムを用いて平面トラスの問題を解析する.

○解析プログラムの構成を理解できる. 
8. はりの曲げ問題(1)  はりの曲げ問題の要素剛性方程式を導出する.

○仮想仕事の原理から要素剛性方程式を導出する手順が理解できる. 
9. はりの曲げ問題(2)  先に導出したはりの曲げの有限要素式をもとにMATLABを用いた有限要素法のプログラムを作成する.

○解析プログラムの構成を理解できる. 
10. はりの曲げ問題(3)  はりの曲げ問題を解析し,理論解との比較を行う.

○要素分割数による解析精度の変化を理解できる. 
11. はりの曲げ振動問題  要素質量行列を導出し,曲げ振動問題を解析する.  

○整合質量行列と集中質量行列を用いた場合の解析精度の変化を理解する. 
12. 二次元弾性問題(1)  二次元弾性問題の剛性方程式を導出する. 

○仮想仕事の原理をもとに要素剛性方程式が導出できる. 
13. 二次元弾性問題(2)  各種要素と数値積分について概説する.

○アイソパラメトリック要素について説明できる. 
14. 二次元弾性問題(3)  穴あき平板の引張問題から応力集中を解析する.

○設計に際して応力解析の果たす役割を理解する. 
15. 全体のまとめ  これまで講義した内容をまとめる.

○構造解析の概要を理解できる. 
テキスト
【書籍名】 【著者】 【出版社】
1. プリントを配布     
参考文献
【書籍名】 【著者】 【出版社】
1. 有限要素法解析 基礎と実践  野村大次/岩崎博  丸善出版株式会社 
2. 機械構造弾性力学  小松敬治  森北出版株式会社 
授業方法の形式
講義を中心とし章ごとに演習をする 
成績評価方法及び評価基準
レポート(課題)で100%評価する 
受講生へのメッセージ
汎用性に富み複雑な工学現場で現実に遭遇する力学問題を解くための高度に自動化されたシミュレーション手法の理論・技術である.複数の物理現象が同時進行または強く連成する問題を対象としている.特に複雑な領域形状の問題に対して融通性に富んでおり,コンピュータの能力をフルに活用し,その用途は物つくりの基本のみならず環境,災害,気象,地球シミュレーションへと広がりつつある. 
参考URL
画像
ファイル
更新日時 2020/07/03 11:01


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