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教科目名 複合材料工学 担当教員名
対象学科 エコデザイン工学専攻 高廣 政彦
学年 1年 この授業の単位種別・1単位の内訳
開講期 前期 ( )履修単位 (○)学修単位
必選区分 選択 90分授業 × 15回 (15)時間授業 + 
(30)時間家庭学習
単位数 2単位
授業の形態、手法 講義、演習
授業の実施体制 教員
キーワード 構造設計,テンソル,FRP
育成する社会人基礎力 問題解決能力
学習目標(授業の狙い)
炭素繊維、ガラス繊維を強化材として用いたプラスチック系複合材料(FRP)の製造法、力学特性並びにその用途に関して説明する.また,材料の力学的性質における異方性を定量的に論ずる必要があるため,テンソル量を導入し,その座標変換法則を駆使できる能力を養う.
【学習・教育目標】 【学習・教育到達目標】A-6
【JABEE基準】基準1(2)(d)(1),(e)
【関連科目】 線形代数学,解析学,材料強度学,材料力学
【教科書】教科書 配布プリント
【教科書】関連図書 藤井太一、座古勝著「複合材料の破壊と力学」(実教出版)
【履修上の注意等】
【備考】
学科4年次に履修した材料力学に関してよく復習しておくこと.また,複合材料工学では、異方性について定量的に論ずるため、テンソル量を取り扱う。したがって線形代数の基礎知識は必要不可欠である。特に固有値、固有ベクトルに関してよく復習しておくこと.授業計画は,学生の理解度に応じて変更する場合がある。
【科目の達成目標】 【評価方法と基準】
@複合材料の定義およびその種類,用途および性質について説明できる.
A材料の力学特性における複合則が説明でき,具体的な計算ができる.
Bテンソル量の定義について説明でき,ベクトル,テンソルの座標変換法則について具体的な計算ができる.
C応力,歪が2階のテンソル量であることが理解できる.また,弾性率が4のテンソル量であることが理解でき,その変換則を用いて具体的な計算できる.
D複合化された1軸配向FRPの力学特性と異方性について説明できる.
E積層板の力学特性と異方性についてその特徴を説明できる.
F織物強化複合材料の力学特性と異方性について述べる.
G繊維ランダム配向複合材の力学的性質と特徴を解説する.
H複合材料の破壊のメカニズムとJ積分の定義が理解できる.
@後期末試験で理解度を評価する(10%)
A後期末試験で理解度を評価する(10%)
B中間試験および後期末試験で理解度を評価する(15%)
C中間試験および後期末試験で理解度を評価する(20%)
D後期末試験で理解度を評価する(10%)
E後期末試験で理解度を評価する(10%)
F後期末試験で理解度を評価する(10%)
G後期末試験で理解度を評価する(10%)
H後期末試験で理解度を評価する(5%)
授業項目 授業内容
1回 複合材料の定義と種類 複合材料とは何かを説明すると共に,その種類について解説する.
2回 複合材料の製造法(1)繊維強化複合材料 繊維強化複合材料の製造法と用途について解説する.
3回 複合材料の製造法(2)粒子分散系複合材料 粒子分散系複合材料の製造法と用途について解説する.
4回 力学特性と複合則 応力,歪がどのような物理量かを説明し,その複合法則を解説する.
5回 ベクトル,テンソル量と座標変換(1) ベクトルについて復習すると共に,テンソル量を定義し,その座標変換法則について演習を交えながら解説する.
6回 ベクトル,テンソル量と座標変換(2)  
7回 直交異方性と応力、歪テンソル 応力,歪が2階のテンソル量であることを示し,その表現法を述べる.
8回 弾性率と弾性コンプライアンス 4階のテンソル量(弾性率,コンプライアンス)の変換則について述べる.
9回 1軸配向繊維複合材料の力学特性と異方性 複合化された1軸配向FRPの力学特性と異方性について述べる.
10回 積層板の力学特性 積層板の力学特性と異方性について述べる.
11回 織物強化複合材料の力学特性と異方性 織物強化複合材料の力学特性と異方性について述べる.
12回 短繊維ランダム配向複合材の力学特性 繊維ランダム配向複合材の力学的性質と特徴を解説する.
13回 複合材料の破壊力学 複合材料の破壊が発生する条件並びに破壊の防止策について解説する.
14回 問題演習 テンソル算等の具体的な演習を行う.
15回 期末テストの解答、アンケート  
  期末試験  

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