デザイン工学研究科Graduate School of Engineering and Design
MEC500N4（機械工学 / Mechanical engineering 500）構造デザイン論Structural Design
竹内 則雄Takeuchi NORIO
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | デザイン工学研究科Graduate School of Engineering and Design |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | U3109 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 春学期前半/Spring(1st half) |
| 曜日・時限Day/Period | 水3/Wed.3,水4/Wed.4 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 市ヶ谷 |
| 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 | |
| 選択・必修Optional/Compulsory | 選択 |
| 入学年度Admission year | |
| カテゴリーCategory |
修士課程 システムデザイン専攻 専門科目 |
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Outline (in English)
(Course outline)
In this program, students acquire knowledge of advanced mechanics by studying the relation between safety of structures and products and configuration. In addition, students acquire knowledge on the relationship between force and structural form through computer simulated structural analysis such as the finite element method.
(Learning Objectives)
By the end of the course, students should be able to do the followings:
1)Theory for structural design
2)Structural modeling
3)Evaluation of simulation results
(Learning activities outside of classroom)
Before/after each class meeting, students will be expected to spend two hours to understand the course content.
(Grading Criteria /Policy)
Grading will be decided based on short reports (25%*4=100%).
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
構造物や製品などの「ものつくり」におけるデザインには使用者の安全性の確保が要求される．本講義では，力学的な観点からこの安全性をとらえ，構造物の「かたち」に関連づけて力学を論ずる．また，構造解析に関するコンピュータシミュレーションをとおして力と構造フォルムの関わり合いを学ぶ．
到達目標Goal
以下の内容を理解することで，構造物の応力解析を行い，結果を評価できるようになる．
（１）構造デザインに用いられる理論
（２）実構造のモデル化の方法
（３）シミュレーションによって得られた結果の評価方法
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?
デザイン工学部システムデザイン学科ディプロマポリシーのうち、「DP2」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. ）
本授業では，
（１）１次元構造により構造デザインの考え方
（２）骨組構造デザイン
（３）２次元・３次元構造デザイン
の３つのテーマにについて，講義，実習を実施することで，構造デザインの新しいアプローチを体験し，その考え方を学ぶ．実習ではコンピュータを使用し，高度な情報処理技術やマルチメディア表現・技術も身につける．
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：オンライン/online
※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。
1[対面/face to face]：構造デザイン概論
構造力学がデザインにどのように活用されているのか，なぜ構造力学必要なのかといった，構造力学の目的とデザインとの関わりについて，事例を中心に学ぶ
2[対面/face to face]：マトリックス変位法（１）
変位法によるマトリックス構造解析の手法を学ぶ
3[対面/face to face]：マトリックス変位法（２）
機械的な剛性行列の作成法について学ぶ
4[オンライン/online]：マトリックス変位法（３）
ExcelVBAによるマトリックス構造解析の手法と解析結果の評価方法について学ぶ
5[オンライン/online]：骨組み構造のデザイン（１）
骨組み構造の仮想仕事の原理による展開と有限要素法の定式化について学ぶ
6[オンライン/online]：骨組み構造のデザイン（２）
ExcelVBAによるトラス構造解析の手法について学ぶ
7[オンライン/online]：骨組み構造のデザイン（３）
骨組み構造を用いて材料非線形解析手法を学ぶ
8[オンライン/online]：骨組み構造のデザイン（４）
ExcelVBAを用いて，様々な材料非線形アルゴリズムを学ぶ
9[オンライン/online]：固体力学（１）
応力解析のための応力ベクトルと応力テンソルについて学ぶ
10[オンライン/online]：固体力学（２）
応力解析のための変形とひずみテンソルについて学ぶ
11[オンライン/online]：２次元・３次元構造デザイン（１）
弾性問題の基礎方程式を誘導し，仮想仕事式と弱形式について学ぶ
12[オンライン/online]：２次元・３次元構造デザイン（２）
有限要素法による２次元・３次元の応力解析の方法を学ぶ
13[オンライン/online]：２次元・３次元構造デザイン（３）
製品デザインに必要なデータ構造や結果の可視化方法について学ぶ
14[オンライン/online]：２次元・３次元構造デザイン（４）
汎用ソフトによる応力解析実習をとおして，結果の評価方法を学ぶ
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.)
配付資料を，学習支援システムにアップするので，各自，事前にダウンロードし持参すること．事前に実習内容を確認し，配付資料に記載されている操作方法に目をとしておくこと．本授業の準備学習・復習時間は、各2時間を標準とする．
テキスト（教科書）Textbooks
実習手順書，実習に必要なデータ，課題など，実習に必要なテキストなど，全てを学習支援システムにアップする．
参考書References
１．竹内，樫山，寺田：計算力学，森北出版
２．藤井：パソコンで解く構造デザイン，丸善
成績評価の方法と基準Grading criteria
成績は，総合課題を含み，各課題25点として合計100点で評価する．ただし，未提出課題が一つでもある場合は不合格となる．また，出席日数が全体の2/3に満たない学生は評価の対象外(E)とする．
なお，30分以上遅れて入室した学生に関しては，特別な理由が無い限り，欠席扱いとする．
【評価基準】
履修の手引きに記載されているS～E までの12 段階評価基準に基づく．
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
授業改善アンケートの回答を確認し、授業に活かすことに努めている。
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
大学から貸与されたノートPCとインストールされたソフトウェア（Excel）ならびに，フリーのソフトウェアを使用する．
その他の重要事項Others
2022 年度は、対面とZoom を併用して実施する．なお，オンラインはリアルタイムに実施する授業を予定。授業内容は、録画して、各自で自習できるよう公開する。