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現在位置: ホーム ja シラバス(2020年度) 工学部 地球工学科 固体の力学物性と破壊

固体の力学物性と破壊

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科目ナンバリング
  • U-ENG23 33190 LJ75
  • U-ENG23 33190 LJ77
開講年度・開講期 2020・後期
単位数 2 単位
授業形態 講義
対象学生 学部生
使用言語 日本語
曜時限 水2
教員
  • 塚田 和彦(工学研究科 教授)
  • 村田 澄彦(工学研究科 准教授)
授業の概要・目的 岩石や金属などの結晶材料を対象に,破壊力学の観点及び原子レベルの微視的挙動との関連から巨視的な変形破壊挙動を説明する。
到達目標 この講義では,結晶材料の弾性率及び弾性率の異方性を評価できるようになること,き裂を有する材料に対して,応力拡大係数,エネルギー解放率,J積分を計算し,それらにより破壊を評価できるようになることを目標としている。この講義を履修することで,結晶材料の弾性変形と強度,き裂が存在する材料の強度について理解することができる。
授業計画と内容 第1回  講義内容・スケジュール/成績評価方法等の説明
     序論:「材料の力学的特性/変形と破壊」「工業と材料試験」
     「材料破壊による事故」「変形と破壊の物理学」「資源工学のための材料学」
第2回  応力・ひずみと弾性(フックの法則と実用弾性率,応力・ひずみテンソル,結晶構造と対称性)
第3回  応力・ひずみと弾性(結晶系と弾性定数)
第4回  原子結合と固体の機械的性質(原子間の結合力,原子結合の種類,イオン結晶とマーデルンク定数)
第5回  原子結合と固体の機械的性質(共有結合,原子間ポテンシャルと物性値)
第6回  弾性体の格子ばねモデル(座標変換とみかけのYoung率)
     完全結晶の理論強度
第7回  中間試験

第8回  脆性破壊と延性破壊(脆性破壊と延性破壊の特徴,脆性材料に対するGriffithの破壊理論)
第9回  線形破壊力学(き裂材料の変形モードとき裂先端近傍の応力場と変位場,応力拡大係数,エネルギー解放率)
第10回 非線形破壊力学(J積分,き裂開口変位)
第11回 破壊靱性と疲労破壊(破壊靱性値と破壊靱性試験,疲労破壊の機構と疲労寿命の推定方法)
第12回 混合モードき裂と破壊(モードⅠ+モードⅡの混合モードにおけるき裂の進展と破壊規準,
     モードⅠ+モードⅡ+モードⅢの混合モードにおけるき裂の進展と破壊規準)
第13回 複合材料の力学モデル(フォークトモデル,ロイスモデル,これらの中間モデル,エシェルビーの等価介在物法)
第14回 レオロジーモデル(マクロレオロジーモデル,ミクロレオロジーモデル)
第15回 定期試験
第16回 フィードバック授業(復習と定期試験の解説を行う)
成績評価の方法・観点 講義では,その日の講義に関連した簡単なクイズを出す。成績評価は,クイズの成績30%,定期試験の成績70%により行うことを基本とする。
履修要件 微分・積分学,線形代数学を履修していることが望ましい。
授業外学習(予習・復習)等 復習を行い,理解できない点は次回の講義時に質問すること。
教科書
  • 講義プリントを配布する。
参考書等
  • 材料強度解析学―基礎から複合材料の強度解析まで, 東郷敬一郎, (内田老鶴圃), ISBN: ISBN:4753651320
  • 材料強度学, 井形直弘, (培風館), ISBN: ISBN:4563031860
  • 個体物理学入門(上)第8版, キッテル, (丸善), ISBN: ISBN: 4621076531