2011 年度構造解析シラバス

【 2011 年度授業概要】
科　　　目			構造解析 ( Structural Analysis )
担当教員			酒造敏廣教授
対象学年等			都市工学専攻・1年・前期・選択・2単位
学習・教育目標			A3(20%) A4-AS2(80%)
JABEE 基準1(1)			(c),(d)1,(d)2-a,(d)2-d,(g)
授業の概要と方針			本講義では，本科の力学関連科目を基礎として，平面骨組及び連続体の有限要素解析を学び，それらの解析の簡単なプログラミング（FORTRAN）を行う．また，作成した計算プログラムにより計算課題を解いてレポートにまとめる．
到達目標		1	【A4-AS2】有限要素法の基礎式定式化の流れを説明できる．
		2	【A4-AS2】骨組要素および四角形要素のひずみと応力を節点変位の関数として表すことができる．
		3	【A4-AS2】骨組要素および四角形要素の要素剛性マトリックスを誘導できる．
		4	【A3】有限要素法の計算プログラムを作成し計算を実行することができる．
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評価方法と基準	到達目標毎	1	有限要素法の基礎式定式化が理解できているかをレポートおよび定期試験で評価する．
		2	有限要素のひずみと応力を節点変位の関数として表すことができるかをレポートおよび定期試験で評価する．
		3	骨組要素および四角形要素の要素剛性マトリックスを誘導できるかをレポートおよび定期試験で評価する．
		4	有限要素法の計算プログラムを作成し実行することができるかをレポートにより評価する．
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	総合評価		成績は，試験70%　レポート30%　として評価する．100点満点中60点以上を合格とする．試験70%の内訳は，中間試験30%，定期試験40%とする．
テキスト			随時，プリント配布する．
参考書			「よくわかる有限要素法」：福森栄治著（オーム社）「有限要素法入門」：晴海佳三郎・大槻明著（共立出版）「計算力学ー有限要素法の基礎」：竹内則雄ほか著（森北出版）
関連科目			本科の構造力学
履修上の注意事項			行列計算の知識（線形代数），力のつり合い，応力－ひずみ関係などの基礎知識（構造力学，材料力学）が身についていること．また，PCの基本操作ができること．

【授業計画（構造解析）】
回	上段：テーマ／下段：内容（目標、準備など）
1	有限要素法概論
1	(1)有限要素法の歴史，(2)応力法，混合法，変位法の関係，(3)マトリックス構造解析法の進歩，(4)有限要素法の応用例について講義する．
2	平面骨組要素（トラス要素，はり要素）の剛性マトリックスの誘導（1）
2	簡単な棒要素を取り上げて，変位関数（形状関数）の仮定，ひずみ－変位関係，応力－変位関係を導き，仮想仕事の原理を用いて，要素剛性マトリックスを誘導する．定式化の流れを理解する．
3	平面骨組要素（トラス要素，はり要素）の剛性マトリックスの誘導（2）
3	簡単な棒要素を取り上げて，変位関数の仮定，ひずみ－変位関係，応力－変位関係を導き，仮想仕事の原理を用いて，要素剛性マトリックスを誘導する．定式化の流れを理解する．
4	平面骨組の全体解析（1）
4	トラスの全体解析を行う．要素剛性マトリックスから全体剛性マトリックスを組み立て（アセンブル），境界条件を導入して，未知変位を求める．全体解析の流れを理解する．
5	平面骨組の全体解析（2）
5	門形ラ－メンの全体解析を行う．要素剛性マトリックスから全体剛性マトリックスを組み立て（アセンブル），境界条件を導入して，未知変位を求める．全体解析の流れを理解する．
6	弾性理論の基礎
6	二次元弾性・平面応力場問題の基礎式と仮想仕事の原理について理解を深める．
7	四角形要素の要素剛性マトリックスの誘導
7	平面要素の変位関数（形状関数）を仮定して，変位関数の仮定，ひずみ－変位関係，応力－変位関係を導く．そして，仮想仕事の原理を用いて，要素剛性マトリックスを誘導できることを理解する．
8	中間試験
8	1～7回目までの講義内容に関する試験を実施する．
9	フォートラン言語による有限要素解析プログラムの作成
9	有限要素法解析プログラムの流れ図を作成する．メインプログラムとサブルーチン，入出力文（READ， WRITE， FORMAT）の制御，DIMENSION文，COMMON文，引数，実行ファイルの作成方法など，フォートラン言語の基本とコンパイラーソフトの使い方を講義する．
10	計算プログラムの作成（主プログラム，入力部）
10	計算プログラム（主プログラム，入力部剛性計算）を作成する．
11	計算プログラムの作成（全体剛性マトリックスの組み立て）
11	引き続き，全体剛性マトリックス組み立てのプログラムを作成する．
12	計算プログラムの作成（バンドマトリックス法）
12	境界条件を処理して，連立方程式を解いて変位を計算する部分のプログラムを作成する．
13	計算プログラムの作成（ひずみ，応力の計算）
13	引き続き，得られた変位よりひずみ，応力を計算する部分のプログラムを作成する．
14	計算の実行
14	プログラムをコンパイルし計算実行する．
15	まとめ
15	結果をレポートにまとめる．
備考	本科目の修得には，30 時間の授業の受講と 60 時間の自己学習が必要である．前期中間試験および前期定期試験を実施する．