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先進材料強度論

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科目ナンバリング
  • G-ENG05 6B418 LB71
  • G-ENG06 6B418 LB71
開講年度・開講期 2020・後期
単位数 2 単位
授業形態 講義
配当学年 修士・博士
対象学生 大学院生
使用言語 日本語
曜時限 木2
教員
  • 北條 正樹(工学研究科 教授)
  • 西川 雅章(工学研究科 准教授)
授業の概要・目的 現在の工学の先端分野で使用および研究開発が進んでいる、先進材料の力学的・機能的特性発現機構について講述する。特に、航空機構造等に用いられている先進複合材料について、マルチスケールメカニクスの立場から微視的構成素材と巨視的特性の相関関係について詳しく説明するとともに、特性の異方性、疲労・破壊特性を、材料強度学の立場より論説する。また、航空機をはじめとする各種交通機械分野での最新の応用例について紹介する。
到達目標 複合材料の基本概念およびその力学特性の発現機構に関して、マルチスケールの立場で理解するとともに、複合化の考え方について融合的立場からの育成を行う。
授業計画と内容 1-2.複合材料の概念
 複合材料の概念と定義,構成要素,製造方法等について解説する.また,航空機構造物等への利用について紹介する.

3-4.微視的構成要素の力学特性
 母材樹脂および各種繊維の種類,構造と力学特性について解説する.また,強度の統計的性質を扱う基礎となる最弱リンクモデルとワイブル分布について解説する.

5-8.基本的な力学特性
 比強度,比剛性,弾性率および強度の複合則について講述する.特に弾性率の異方性,一般化フックの法則における独立な弾性定数,異方性の破壊則,積層理論について詳細に説明する.また,微視的な構成要素の力学特性とマクロな複合材料の力学特性の相関関係について解説する.

9-10.マイクロメカニクス
 トランスバース破壊の機構について解説する.また,短繊維強化複合材料および粒子分散複合材料の力学モデルについて説明する.さらに,複合材料の強度発現機構に対する有限要素法を用いたマイクロメカニクス解析について説明する.

11-13.破壊力学特性
 異方性材料の破壊力学について解説する.また,複合材料を構造物に利用する際の重要課題である,層間破壊じん性および層間疲労き裂伝ぱ特性について,特性とその発現機構を解説する.

14.複合材料の成形・加工と力学特性
 複合材料の成形・加工プロセスと力学特性発現の関連について解説する.繊維基材や樹脂の選択,中間素材,加工・組立法や検査法の概要について,学術的観点から解説する.

15.フィードバック

*学習到達度の確認(主にレポートによる)
成績評価の方法・観点 3回程度のレポートにより評価する。
履修要件 材料力学、連続体力学、材料基礎学、固体力学特論
授業外学習(予習・復習)等   
教科書
  • 適宜講義録を配布する.
参考書等
  • 「複合材料」三木,福田,元木,北條著,共立出版