複合材料工学特論｜シラバス情報

授業コード

210653

オムニバス

科目名

複合材料工学特論

科目名（英語）

Advanced Mechanics of Composite Materials

配当学年

1年

単位数

2単位

年度学期

2025年度春学期

曜日時限

水曜1限

対象学科

博前_機械

コース

科目区分

大学院科目

必選の別

選択科目

担当者

近藤　篤史

教室

実務家教員担当授業

担当教員の近藤篤史は、外資系CAD/CAM/CAEソフトウェア関連企業での技術サービス業務の経験および、大学での外国人留学生の研究指導経験を活用した授業を行う。　　　

授業の目的と進め方

本授業では、複合材料が持つ異方性を理解し、目的とする積層複合材料を設計できるようになることを主な目的とする。本授業は、海外で広く用いられている複合材料の力学の教科書「Mechanics of Composite Materials」を用い、英語による輪講形式で進める。輪講では、受講者が授業回ごとに発表担当者と聴講者に分かれ、各単元の内容について議論を行う。発表担当者は担当する単元の内容を説明した印刷資料を事前に準備し、その資料を元に授業で説明を行う。

達成目標１

直交異方性材料の構成則が説明できる

達成目標２

複合則を用いて直交異方性材料の弾性定数の予測ができる

達成目標３

古典積層理論を用いて積層複合材料の剛性を計算できる

達成目標４

積層複合材料の重要な積層構成とその性質を説明できる

達成目標５

達成目標６

達成目標７

アクティブラーニング

ディスカッション

○

ディベート

グループワーク

プレゼンテーション

○

実習

フィールドワーク

その他課題解決型学習

授業計画

授業時間外課題（予習および復習を含む）

第１回

ガイダンス、担当単元の割り当て決定

担当の単元を読み、発表用資料の作成準備をする。

第２回

異方性材料の応力—ひずみ関係とその逆関係 (1)

発表者：参考図書の以下の単元を読み、含まれる式の成り立ちや使用方法を整理した発表資料を作成する。
聴講者：参考図書の以下の単元を読み、不明点や質問内容を整理しておく。
2.2 STRESS-STRAIN RELATIONS FOR ANISOTROPIC MATERIALS
2.3 STIFFNESSES COMPLIANCES AND ENGINEERING CONSTANTS FOR ORTHOTROPIC MATERIALS

第３回

異方性材料の応力—ひずみ関係とその逆関係 (2)

発表者、聴講者ともに以下の単元を対象に前回と同様の予習・復習を行う。
2.2 STRESS-STRAIN RELATIONS FOR ANISOTROPIC MATERIALS
2.3 STIFFNESSES COMPLIANCES AND
ENGINEERING CONSTANTS FOR ORTHOTROPIC MATERIALS

第４回

工学弾性定数間の関係

発表者、聴講者ともに以下の単元を対象に前回と同様の予習・復習を行う。
2.4 RESTRICTIONS ON ENGINEERING CONSTANTS

第５回

2次元平面応力状態の直交異方性構成則

発表者、聴講者ともに以下の単元を対象に前回と同様の予習・復習を行う。
2.5 STRESS-STRAIN RELATIONS FOR PLANE STRESS IN AN ORTHOTROPIC MATERIAL

第６回

直交異方性材料構成則の座標変換と不変量 (1)

発表者、聴講者ともに以下の単元を対象に前回と同様の予習・復習を行う。
2.6 STRESS-STRAIN RELATIONS FOR
A LAMINA OF ARBITRARY ORIENTATION
2.7 INVARIANT PROPERTIES OF AN ORTHOTROPIC LAMINA

第７回

直交異方性材料構成則の座標変換と不変量 (2)

発表者、聴講者ともに以下の単元を対象に前回と同様の予習・復習を行う。
2.6 STRESS-STRAIN RELATIONS FOR
A LAMINA OF ARBITRARY ORIENTATION
2.7 INVARIANT PROPERTIES OF AN ORTHOTROPIC LAMINA

第８回

中間レポート指導

これまでの全単元をレポート範囲とする。レポート提出後にその内容に関する補足説明を行う。復習として、指導を受けた項目に関し、加筆・修正すること。

第９回

複合則による直交異方性材料の弾性率予測 (1)

発表者：参考図書の以下の単元を読み、含まれる式の成り立ちや使用方法を整理した発表資料を作成する。
聴講者：参考図書の以下の単元を読み、不明点や質問内容を整理しておく。
3.2 MECHANICS OF MATERIALS APPROACH TO STIFFNESS

第10回

複合則による直交異方性材料の弾性率予測 (2)

発表者、聴講者ともに以下の単元を対象に前回と同様の予習・復習を行う。
3.2 MECHANICS OF MATERIALS APPROACH TO STIFFNESS

第11回

古典積層理論 (1)

発表者、聴講者ともに以下の単元を対象に前回と同様の予習・復習を行う。
4.2 CLASSICAL LAMINATION THEORY

第12回

古典積層理論 (2)

発表者、聴講者ともに以下の単元を対象に前回と同様の予習・復習を行う。
4.2 CLASSICAL LAMINATION THEORY

第13回

繊維強化複合材料の重要な積層構成 (1)

発表者、聴講者ともに以下の単元を対象に前回と同様の予習・復習を行う。
4.3 SPECIAL CASES OF LAMINATE STIFFNESSES
4.4 THEORETICAL VERSUS MEASURED LAMINATE STIFFNESSES

第14回

繊維強化複合材料の重要な積層構成 (2)

発表者、聴講者ともに以下の単元を対象に前回と同様の予習・復習を行う。
4.3 SPECIAL CASES OF LAMINATE STIFFNESSES
4.4 THEORETICAL VERSUS MEASURED LAMINATE STIFFNESSES

課題等に対するフィードバック

発表担当者が作成した説明資料に対し、授業内でコメントを述べ、補足説明を行う。

評価方法と基準

発表担当回の説明資料、説明内容および、中間レポート、期末レポートの点数を総合的に判断する。中間、期末レポートは、授業内の全ての単元が対象となるため、受講者は自分の発表担当以外の単元の理解も必要となる。合計60点以上を合格とする。

テキスト

適宜プリントを配布する。

参考図書

Robert M. Jones Mechanics of Composite Materials Taylor and Francis

科目の位置づけ（学習・教育目標との対応）

本授業では、材料力学1、2と固体力学で学んだ等方性弾性材料の構成則と力学的つり合い方程式を基礎として、直交異方性材料の力学に関する式の成り立ちと使用方法を学ぶ。そのため本授業の受講は、材料力学1、2と固体力学の十分な理解を前提とする。線形代数を多用するため、受講済みであることが望ましい。

履修登録前の準備

材料力学1、2と固体力学で学んだ式の使用方法および成り立ちを確認しておくこと。