理工学研究科Graduate School of Science and Engineering
MTL500X1(材料工学 / Material engineering 500)複合材料特論Composite Materials
新井 和吉Arai KAZUYOSHI
授業コードなどClass code etc
学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学研究科Graduate School of Science and Engineering |
添付ファイル名Attached documents | |
年度Year | 2022 |
授業コードClass code | YA009 |
旧授業コードPrevious Class code | |
旧科目名Previous Class title | |
開講時期Term | 春学期授業/Spring |
曜日・時限Day/Period | 月2/Mon.2 |
科目種別Class Type | |
キャンパスCampus | 小金井 |
教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
配当年次Grade | |
単位数Credit(s) | 2 |
備考(履修条件等)Notes | |
実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
カテゴリーCategory | 機械工学専攻 |
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Outline (in English)
(Course outline)A composite material or a composite is made from two or more constituent materials, and has characteristics that are superior to individual materials. Composites are widely employed in the leading technologies in fields of aviation, automobiles, industries, and leisure. This course introduces the FRP, which has been recently employed especially in the composite structures of airplanes and cars, and further provides basic knowledge on the design of composites as an industrial commodity.
(Learning Objectives)The goals of this course are as follows:
(1) Obtain basic knowledge of the history and types of composite materials as well as their manufacturing processes.
(2) Understand the fundamental theories of elasticity, stress, strain and deformation, mixtures and breakage rules, and anisotropy and lamination of composite materials.
(Learning activities outside of classroom)A composite material or a composite is made from two or more constituent materials. Therefore, it is necessary to have a thorough understanding of the properties of individual materials.
(Grading Criteria /Policy)The student’s overall grade will be based on the following criteria:
- Short reports: 10%
- Term-end examination: 90%
This course will be taught in Japanese.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的(何を学ぶか)Outline and objectives
複合材料は二種以上の材料からなり,単一の材料では得られない優れた特性を発現することができる材料であり,近年,航空機や自動車などの構造材料として使用されてきている.複合材料の中でも特に,繊維強化プラスチック(FRP)を中心に,構成材料と弾性理論,複合則,異方性や積層理論等について学ぶ.
到達目標Goal
1)複合材料の種類や構成素材,成形法について説明できる.
2)複合材料の弾性理論,複合則について導出,利用できる.
3)複合材料の異方性や積層理論等について理解できる.
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか(該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連)Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」「DP3」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)(学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. )
FRPをはじめとする2種以上の基材を組み合わせた複合材料は,軽くて強く,宇宙・航空の最先端技術分野から,自動車,工業用途,レジャー用品等に至るまで広く利用されており,今後もさらに発展することが期待されている.本特論では,講義形式にて複合材料の種類や製造法について概説した後,単一材料における材料力学を複合材料の場合にも発展させ,弾性理論,複合則,破損則,さらには複合材料の特質である異方性や積層理論等について講述する.
授業計画の変更がある場合は,学習支援システム,メールなどにてその都度提示する.課題等の提出・フィードバックは学習支援システムを通じて行う予定です.
アクティブラーニング(グループディスカッション、ディベート等)の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
なし / No
フィールドワーク(学外での実習等)の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching:対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
第1回[対面/face to face]:機械の材料
工業材料の種類と分類
第2回[対面/face to face]:複合材料の種類
複合とは,複合材料の歴史,FRPの種類と特徴
第3回[対面/face to face]:FRPの構成素材
マトリックス樹脂と強化繊維の特徴
第4回[対面/face to face]:複合材料の成形法
複合材料の成形フロー
第5回[対面/face to face]:同上
FRPの各種成形法
第6回[対面/face to face]:単一材料の材料力学基礎理論の復習
応力,ひずみ,フックの法則,許容応力
第7回[対面/face to face]:複合材料棒の一般的性質
複合材料棒の複合則,ヤング率,強度
第8回[対面/face to face]:複合材料の曲げ
曲げの一般式
第9回[対面/face to face]:同上
曲げ剛性,曲がりにくいはり
第10回[対面/face to face]:複合材平板の基礎理論
薄板に作用する応力
第11回[対面/face to face]:同上
応力の座標変換
第12回[対面/face to face]:同上
変位とひずみ,ひずみの座標変換
第13回[対面/face to face]:同上
等方性板,直交異方性板のフックの法則
第14回 [対面/face to face]:同上
斜め方向の特性,実験による弾性定数の求め方
授業時間外の学習(準備学習・復習・宿題等)Work to be done outside of class (preparation, etc.)
【本授業の準備・復習時間は、各4時間を標準とします。】複合材料は,機械の材料として学んできた単一材料の内,二種類以上を複合化して作製された材料である.したがって,各単一材料の特性を十分に理解しておくこと.なお,理工学部機械工学科3年の授業科目「複合材料工学」を履修していることが望ましい.
テキスト(教科書)Textbooks
教科書は使用しない(毎時間、資料を配付する).
参考書References
必要に応じて講義中に紹介する.
成績評価の方法と基準Grading criteria
期末および授業内に行う演習(100%)による.原則として出席率70%以上を成績評価対象とする.
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
できるだけ多くの複合材料の基礎知識を身につけられるよう,説明していく予定である.