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SYLLABUS

講義名
振動工学(3M1)
ナンバリング
EM31-DM6-L-19
開講学部学科
2023機械‐機械システム
開講学年
3年
開講期
前期
担当者
山下 清隆
単位数
2
授業の目的
近年、機械の高速化、軽量化および高性能化などの要求が厳しくなり、機械システムには様々な要因による振動や騒音が発生し易くなっている。これらの問題を解決するためには、振動工学の知識がますます求められている。はじめに、1自由度無減衰系の自由振動を取り上げ、運動方程式の誘導およびその解法を学習する。つぎに、調和外力あるいは調和変位が負荷される強制振動を学習し、運動方程式を用いて振動メカニズムを理解する能力を培うことを目的とする。本授業は、対面授業とする。本授業は、対面授業とする。ただし何らかの理由で対面での授業実施が困難な状況となった際、オンライン授業となる場合がある。(90分×1時限×16回)
科目に関するDP
(ディプロマポリシー)
特に重要
1
重要
望ましい
学修到達目標

1 1自由度ばね質点系の運動方程式をニュートンの第2法則に基づき誘導できる。

2 1自由度ばね質点系の固有振動数を計算できる。

3 1自由度減衰系の減衰振動特性を理解できる。

4 1自由度ばね質点系の強制振動について振幅および位相の周波数応答を計算できる。

関連科目
力学Ⅰ, 力学Ⅱ
評価方法
小テスト(40%),通常試験(60%)
各課題に対して、解答をmanabaを通して解説する。
受講心得
本授業を理解するには、基礎物理科学、力学Ⅰおよび微分積分学の知識が必要不可欠である。これらの内容について、十分に復習すること。
関連リンク

授業計画

1 テーマ 振動工学の概説,運動の法則
内容
方法等
振動工学の役割について概説し、運動の法則(ニュートンの第1, 第2, 第3法則)について学ぶ
事前
学修
教科書p.1~P.4を予習する 時間(分) 70
事後
学修
講義内容を振り返り,理解を深める(110分) 時間(分) 110
2 テーマ 質点の運動方程式
内容
方法等
ニュートンの第2法則に基づき運動方程式を誘導することを学ぶ
事前
学修
教科書p.4~P.6を予習する 時間(分) 70
事後
学修
講義内容を振り返り,理解を深める 時間(分) 110
3 テーマ 質点系および剛体の運動方程式
内容
方法等
質点系の運動方程式および剛体の並進運動および回転運動の方程式を誘導することを学ぶ
事前
学修
教科書p.6~P.9を予習する 時間(分) 70
事後
学修
講義内容を振り返り,理解を深める 時間(分) 110
4 テーマ 周期関数、調和関数
内容
方法等
周期的現象を理解し、周期関数および調和関数について学ぶ
事前
学修
教科書p.16~P.20を予習する 時間(分) 70
事後
学修
講義内容を振り返り,理解を深める 時間(分) 110
5 テーマ 1自由度無減衰系の運動方程式
内容
方法等
1自由度無減衰系について運動方程式の誘導について学ぶ
事前
学修
教科書p.28~P.31を予習する 時間(分) 70
事後
学修
講義内容を振り返り,理解を深める 時間(分) 110
6 テーマ 1自由度無減衰系の自由振動
内容
方法等
線形同次常微分方程式の解法および1自由度無減衰系の自由振動について学ぶ
事前
学修
教科書p.32~P.37を予習する 時間(分) 70
事後
学修
講義内容を振り返り,理解を深める 時間(分) 110
7 テーマ 1自由度無減衰系の強制振動
内容
方法等
線形非同次常微分方程式の解法および1自由度無減衰系の強制振動について学ぶ
事前
学修
教科書p.37~P.45を予習する 時間(分) 70
事後
学修
講義内容を振り返り,理解を深める 時間(分) 110
8 テーマ 各種の1自由度系
内容
方法等
各種1自由度系の振動について学ぶ
事前
学修
教科書p.51~P.54を予習する 時間(分) 70
事後
学修
講義内容を振り返り,理解を深める 時間(分) 110
9 テーマ 減衰力について
内容
方法等
減衰力(粘性減衰力、クーロン摩擦など)について学ぶ
事前
学修
教科書p.56~P.57を予習する 時間(分) 70
事後
学修
講義内容を振り返り,理解を深める 時間(分) 110
10 テーマ 1自由度減衰系の自由振動の性質
内容
方法等
減衰振動の性質、臨界減衰係数、減衰比について学ぶ
事前
学修
教科書p.57~P.62を予習する 時間(分) 70
事後
学修
講義内容を振り返り,理解を深める 時間(分) 110
11 テーマ 自由振動のエネルギ
内容
方法等
減衰振動の性質をエネルギの観点から捉えなおすと共に対数減衰率について学ぶ
事前
学修
教科書p.62~P.66を予習する 時間(分) 70
事後
学修
講義内容を振り返り,理解を深める 時間(分) 110
12 テーマ 1自由度減衰系の強制振動
内容
方法等
減衰を考慮した1自由度系の強制振動について、周波数応答を求める
事前
学修
教科書p.68~P.70を予習する 時間(分) 70
事後
学修
講義内容を振り返り,理解を深める 時間(分) 110
13 テーマ 強制振動の物理的考察
内容
方法等
運動方程式を用いた解の物理的考察により、共振について理解を深める
事前
学修
教科書p.70~P.73を予習する 時間(分) 70
事後
学修
講義内容を振り返り,理解を深める 時間(分) 110
14 テーマ 強制振動のエネルギ-
内容
方法等
強制振動についてエネルギ-の観点から考察する
事前
学修
教科書p.73~P.74を予習する 時間(分) 70
事後
学修
講義内容を振り返り,理解を深める 時間(分) 110
15 テーマ クーロン摩擦が作用する系の強制振動
内容
方法等
クーロン摩擦が作用する場合について,運動の特徴を理解する
事前
学修
教科書p.77~P.79を予習する 時間(分) 70
事後
学修
講義内容を振り返り,理解を深める 時間(分) 110
16 テーマ 通常試験および総括
内容
方法等
通常試験および解説
事前
学修
講義内容を振り返り学習する 時間(分) 70
事後
学修
講義内容を振り返り,理解を深める 時間(分) 110

教材・参考書

No. 分類 書籍名 著者名 出版社 価格 ISBN/ISSN
1 教材 振動工学 基礎編 安田 仁彦 コロナ社 2,800円 4-339-04552-7
2 参考書 機械力学 吉沢正紹 朝倉書店 2,006円 978-4-254-23761-0