平成28年度 沼津工業高等専門学校シラバス
専１年

材料強度学
科目

新機能材料工学コース

Strength and Fracture ofMaterials

講義

前期

松田 伸也
担当

選択２単位

MATSUDA Shinya

授業の概要
生活で使用する電化製品や車，交通機関，研究や企業等で使用する機器など，これらはすべて材料から製造されており，使用していればいつか壊れる．特にその多くの原因は疲労現象による．そのため，誰でも必ずそのような場面に遭遇する．一方で，国内外の事故や先端材料を駆使した新しい取組みなどが報道されている．このようなことにも興味・関心をいだくことは重要である．そこで本講義は，幅広く材料強度に関する知識を習得するとともに興味・関心を持ち，専門性に関係なく実践で役に立つよう講義することに主眼を置いている．工業用材料（金属，セラミックス，複合材料）の機械的性質や強度特性，疲労について実例とともに講義する．

本校学習・教育目標（本科のみ）プログラム学習・教育目標（プログラム対象科目のみ）

C. 工学的な解析・分析力及びこれらを創造的に統合する能力

目標
説明
1
技術者の社会的役割と責任を自覚する態度
自然科学の成果を社会の要請に応えて応用する能力
2
3
工学技術の専門的知識を創造的に活用する能力
4
豊かな国際感覚とコミュニケーション能力
5
実践的技術者として計画的に自己研鑽を継続する姿勢
実践指針
実践指針のレベル（プログラム対象科目のみ）（プログラム対象科目のみ）(C1) 機械工学、電気電子工学、情報工学、応用化学、生物工学、材料工学などの専門的技術を身につ (C1-4）修得した専門知識を、環境エネルギー工学、新け、これらの技術を複合的に活用して、環境エネル
機能材料工学、医療福祉機器開発工学などの複合・融ギー工学、新機能材料工学、医療福祉機器開発工学 合領域の課題に応用できる。
等の分野に創造的に応用することができる。

授業目標
教育目標および実践指針に到達するための具体的な授業目標は以下の通りである．
１．簡単な強度計算や金属材料の基礎が説明できる．
２．金属の疲労破壊の計算や，説明および破面解析の基礎ができる．（C1-4）
３．様々な材料の歴史，機械的性質，用途の説明ができる．

第1回
第2回
第3回
第4回
第5回
第6回
第7回
第8回
第9回
第10回
第11回
第12回
第13回
第14回
第15回

ガイダンス
材料力学の基礎I
材料力学の基礎II
塑性変形と強化機構
破壊様式
破壊力学の基礎I
破壊力学の基礎II
セラミックス
複合材料
金属疲労I
金属疲労II
金属疲労Ⅲ
金属疲労Ⅳ
疲労破壊の事例
まとめ
前期末試験

授業計画
材料強度学と歴史
応力，ひずみ，応力－ひずみ線図，安全率，許容応力演習
金属材料のすべりと転位，塑性変形機構，強化方法
巨視的および微視的な延性破壊，脆性破壊，疲労破壊の様相
破壊の原因，破壊力学とリバティ船
演習
セラミックスの機械的特性と用途複合材料（主に炭素繊維強化プラスチック複合材料）の機械的特性と用途
疲労破壊メカニズム
S-N曲線と諸因子の影響
疲労寿命評価，変動荷重下の疲労強度，高温クリープ
演習
疲労とコメット機の墜落レポート（材料強度学の歴史，先端材料に関して）について20%，材料の構造・性質・破壊力学・疲労等，メインテーマに関す評価方法
る筆答について80%を基準に評価する．授業目標２（C1-4）が標準基準（６割）以上で，かつ科目全体で６０点以上の場合にと基準合格とする．評価基準については成績評価基準表による．
教科書等 配布資料（参考教科書；例えば，小林英男，破壊力学など）
備考

1.試験や課題レポート等は、JABEE 、大学評価・学位授与機構、文部科学省の教育実施検査に使用することがあります。
2.授業参観される教員は当該授業が行われる少なくとも1週間前に教科目担当教員へ連絡してください。

「 材料強度学 」の成績評価基準表
総合評価
Ａ：定期試験

学籍番号

Ｂ：課題レポート
氏名
Ｃ：その他（）

到達基準
授業目標
評価細目

未到達基準

標準基準

優秀基準

評価割合(100%) 各授業目標に対する点数
A
B
C(100点満点)%%%

１．簡単な強度計
算や金属材料の基礎が説明できる．

□材料力学（応力，ひずみ，応 □材料力学（応力，ひずみ，応□材料力学（応力，ひずみ，応力力－ひずみ線図，安全率，許 力－ひずみ線図，安全率，許－ひずみ線図，安全率，許容応容応力など）や金属材料学の 容応力など）や金属材料学の力など）や金属材料学の基礎（シ基礎（シラバス第２～４回に該 基礎（シラバス第２～４回に該ラバス第２～４回に該当）につい当）について計算や説明ができ 当）について計算や説明ができて計算や説明がよくできる．
ない．
る．
（定期試験内の該当範囲正答率（定期試験内の該当範囲正答 （定期試験内の該当範囲正答80%以上に該当）率60％未満に該当）率60%以上80%未満に該当）

30

２．金属の疲労破壊の計算や，説明および破面解
析の基礎ができる．
（C1-4）□破壊力学を基に金属疲労の □破壊力学を基に金属疲労の□破壊力学を基に金属疲労の基基礎について（シラバス第５～ 基礎について（シラバス第５～礎について（シラバス第５～７，１７，１０～１４回に該当）計算や ７，１０～１４回に該当）計算や０～１４回に該当）計算や説明，破説明，破面解析の基礎ができ 説明，破面解析の基礎ができ面解析の基礎がよくできる．
ない．
る．
（定期試験内の該当範囲正答率（定期試験内の該当範囲正答 （定期試験内の該当範囲正答80%以上に該当）率60％未満に該当）率60％以上80%未満に該当）

30□シラバス第９，１０回に記載 □シラバス第９，１０回に記載 □シラバス第９，１０回に記載する
セラミックスや複合材料（主に炭するセラミックスや複合材料するセラミックスや複合材料（主に炭素繊維強化プラスチッ （主に炭素繊維強化プラスチッ 素繊維強化プラスチック複合材ク複合材料）の機械的特性と ク複合材料）の機械的特性と 料）の機械的特性と用途について用途について説明できない． 用途について説明ができる． 説明がよくできる．
（定期試験内の該当範囲正答 （定期試験内の該当範囲正答 （定期試験内の該当範囲正答率率60％以上80%未満に該当） 80%以上に該当）率60％未満に該当）

20

期末試験

工学に貢献した人物について（レポート１）□歴史上，工学の分野に大い □歴史上，工学の分野に大い □歴史上，工学の分野に大いにに貢献した歴史上の人物２名 に貢献した歴史上の人物２名 貢献した歴史上の人物２名（ダビ（ダビンチ，ガリレオ除く）を挙 （ダビンチ，ガリレオ除く）を挙 ンチ，ガリレオ除く）を挙げ，そのげ，その業績および現在，どの げ，その業績および現在，どの 業績および現在，どの分野でその分野でその業績は用いられて 分野でその業績は用いられて 業績は用いられているのか，リンクさせてよく説明できる．
いるのか，説明できる．
いるのか，説明できない．
（４～５点）
（３点）
（０点）

5

３．様々な材料の歴史，機械的性 歴史上の事故に質，用途の説明 ついて（レポート２）ができる．

□機械・構造設計，材料の力学に□機械・構造設計，材料の力 □機械・構造設計，材料の力関わる事故（1件，任意）を取り上学に関わる事故（1件，任意）を 学に関わる事故（1件，任意）をげ，その事故の概要（人的・物的取り上げ，その事故の概要（人 取り上げ，その事故の概要（人被害など）を説明し，具体的に原的・物的被害など）と原因を説 的・物的被害など）と原因を説因（現象など）をリンクさせて説明明できる．
明できない．
できる．
（３点）
（０点）
（４～５点）

5

セラミックスについて調査（レポート３）□講義で取り上げた製品とセラ □講義で取り上げた製品とセラ□講義で取り上げた製品とセラ ミックス以外で，セラミックスが ミックス以外で，セラミックスが使ミックス以外で，セラミックスが 使われている製品や部品など われている製品や部品などを一使われている製品や部品など を一つ例に挙げ，1.セラミックス つ例に挙げ，1.セラミックス名と基を一つ例に挙げて説明できな 名と基本的な特性, 2.そのセラ 本的な特性, 2.そのセラミックスがミックスが使用されている理由 使用されている理由をリンクさせい．てよく説明できる．
を説明できる．
（0点）（４～５点）（３点）

5□炭素繊維強化プラスチック材 □炭素繊維強化プラスチック材 □炭素繊維強化プラスチック材料料（CFRP）は，講義したように 料（CFRP）は，講義したように （CFRP）は，講義したように宇宙・複合材料につい宇宙・航空機に適用されてい 宇宙・航空機に適用されてい 航空機に適用されている．それにて調査る．それに当たってのCFRPの る．それに当たってのCFRPの 当たってのCFRPの長所と短所を（レポート４）
長所と短所を説明できない． 長所または短所を説明できる． よく説明できる．
（４～５点）（０点）（３点）

5

備考