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授業の目標
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破壊力学を用いて機械・構造物を設計し、それらの保守・点検に破壊力学を応用するために、機械材料の破壊現象に関連する知識、理論、材料評価法を修得する。
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到達目標
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・機械材料の破壊現象とそのメカニズムを説明できる。
・破壊力学を機械・構造物の設計、保守・点検に応用することを目的として、破壊現象を理論的・定量的に取り扱うことができる。
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身につく能力
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＜全学ディプロマ・ポリシー＞
○【知識・理解・技術】
１．各専門分野の知識・技術を習得し、活用する力を身につけている
【教養・基礎的能力】
２．幅広い教養と、外国語能力、情報活用能力、コミュニケーション能力などの基礎的能力を身につけている
【態度・志向性】
３．多様な価値観を有する人々と倫理観・責任感をもって協働することができる
【態度・志向性】
４．時代の変化に主体的に対応するため継続的に学び、自律的に行動することができる
【問題発見・解決能力】
５．専門の知識・技術及び基礎的能力を統合し活用して、問題を発見し解決する能力を身につけている
【ｸﾞﾛｰｶﾙ・創造的思考力】
６．地域的・国際的視点をあわせもち、また、新たな価値を想像する力を身につけている
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授業の概要
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機械部品や構造物の破壊は、その機能が損なわれるだけでなく、時として多くの人命を奪うこともある。したがって、機械・構造物の設計、保守・点検を行う上で、その安全性・健全性を確保し保証することは技術者にとって極めて重要な任務となる。この講義では、破壊力学を用いて機械・構造物を設計し、それらの保守・点検に破壊力学を応用することを目的として、機械材料の破壊現象に関連する知識、理論、材料評価法を修得する。具体的には、実構造物の破壊事例、原子レベルでの変形と破壊のメカニズム、実材料の強度とその評価方法、破壊力学の基礎的理論とその応用方法を理解し身に付ける。
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授業の計画
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第１回：破壊力学の概要【破壊力学とは、破壊事例と理論の発展、工学的応用】
第２回：微視レベルでの破壊【材料の挙動、破壊の分類、理論へき開強度、理論せん断強度】
第３回：降伏と破壊【応力とひずみの役割、降伏と破壊、応力とひずみの関係、破損の条件】
第４回：実材料の破壊１【八面体せん断応力、脆性材料と延性材料、フラクトグラフィー、へき開】
第５回：実材料の破壊２【微小空洞の成長と合体、カップ・アンド・コーン破壊、すべり面分離、延性破壊と脆性破壊】
第６回：欠陥部での破壊【応力の集中、円孔、楕円孔、鋭い切欠き、実材料の破壊特性、脆性固体の破壊特性】
第７回：エネルギー解放率【破壊とエネルギーの解放、エネルギー解放率とコンプライアンス、限界き裂長さ、き裂進展速度】
第８回：応力拡大係数１【き裂先端近傍の応力場、き裂の弾性学、応力拡大係数の導出、特異応力場と変位場】
第９回：応力拡大係数２【応力拡大係数の実例、応力拡大係数の重ね合わせの原理、応力拡大係数とエネルギー解放率の関係、応力拡大係数の応用例】
第10回：き裂先端の塑性域【き裂先端でのすべり、き裂面上の塑性域寸法、見掛け上の塑性域と塑性域補正】
第11回：破壊じん性１【多軸応力の影響，塑性拘束、き裂先端開口変位、応力状態の影響、破壊じん性、安定破壊と不安定破壊、Ｒ曲線】
第12回：破壊じん性２【き裂材の破壊基準、破壊じん性試験、平面ひずみ破壊じん性、延性－脆性遷移と破壊じん性、動的破壊じん性】
第13回：時間依存型破壊【疲労破壊、疲労き裂進展速度、疲労寿命、時間依存型破壊】
第14回：設計への応用【設計のフィロソフィー、Ｊ積分、Ｊ積分の評価、弾塑性破壊じん性】
第15回：演習問題の解説と補足説明
第16回：定期試験
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授業時間外学修の指示
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・この講義はテキストに沿って行うので、「授業の計画」を参考にして、毎回講義の前にテキストの該当する箇所を読んでおくこと。
・講義の後に、講義中に触れなかったテキストの内容についても各自で学修し、必要事項をまとめておくこと。
・理解が不十分な箇所は、図書館にある関連書籍などを調べて補完しておくこと。
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成績評価の方法
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毎回講義中に行う演習（各単元の理解度の確認、20％）と定期試験（到達目標の確認、80％）、受講態度を総合的に判断し評価する。
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テキスト・参考書等
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テキスト：成田史生、大宮正毅、荒木稚子『楽しく学ぶ 破壊力学』朝倉書店、税抜2,300円、ISBN：978-4-254-23148-9
※令和3年度からテキストを変更したので、購入する際は十分注意すること
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履修上の留意点
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・テキストに沿って講義を進めるので、受講者は各自テキストを購入し、講義に持参すること。
・講義はパワーポイントを使って行うが、口頭でのみ説明する内容もあるので、各自メモを取りながら講義を聴くこと。
・講義中に行う演習用に関数電卓を持参すること。
・「機械材料学」、「材料力学」を十分理解していること。
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資料
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備考
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＊読替科目：機械知能システム学科「破壊力学」（選択）に対応する。2020年度～
＊この講義は2019年度までは「機械知能システム学科」向けに6セメで開講する。
＊この講義は2020年度からは「機械工学科」向けに5セメで開講する。
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