【出張研修講座】

機械工学基礎シリーズ

機械設計現場で活用する

材料力学の基礎

《強度設計のポイント・応用例》

講座概要

機械系技術者にとって、 製品設計の信頼性やコスト最適化を支える「材料力学」は、機械工学4力の中でも必須の基礎力です。しかし、教科書で学ぶ理論を現場設計にどう活かすか─ここに難しさ、戸惑い、抵抗を感じている方もおられるのではないでしょうか。

このセミナーでは、実務設計の視点から、身の周りのものを例に、材料力学とは？から始まり、材料力学の目的、構造物に作用する外力～変形量の計算までの手順を如何にすすめるか？記号や用語、計算式の意味を考え、材料力学への抵抗感をなくし、設計に活用できる材料力学の基礎、設計での考察のポイントなど、実例を交えた解説を行いたいと思います。

結果として、「力と変形のイメージを理論に基づく自信を持って説明できる」「根拠ある設計提案ができる」というスキルを身につけること、理論と実践を一体化して理解・応用できる設計力の向上に寄与することを目的としています。

設計現場で、どんな式で、何の値を使えば有効な強度計算・判断ができるのか？ また、機械や構造物だけではなく、普段われわれの身近にあるものの強さに関する問題も同様に、解明・理解・納得することができる知識習得と感覚の養成を行います。

担当講師

伊藤 精二 講師

セミナープログラム（予定）

０. はじめに

１. 材料力学の目的

２. 材料力学とは？
(１) 構造体に作用する力と変形、破壊の原理を追求する学問
(２) 実際の要求事項を満足する設計値の決定に必要な学問
(３) ものづくりの基本となる学問

３. 材料力学で用いる用語と単位
(１) 工学単位系 と SI単位系
(２) 力の単位
(３) 応力と圧力の単位

４. 覚えておきたい材料力学基本式
(１) 断面二次モーメントとは？ (２’) 応力とひずみ
(２) 最大曲げ応力 σmax = T/Z (３’) フックの法則 σ = E ε
(３) 最大せん断応力 τmax = T/Zp (４’) 垂直応力 σ = F/A
(１‘) 荷重、　支点、　断面力、　平衡条件、　端末条件

５. 材料の機械的性質と安全性
(１) 応力とひずみ　(応力-ひずみ線図)
(２) フックの法則
(３) 安全率
(４) 座屈

６. 荷重と断面力
(１) 引っ張り、圧縮力 (４) 荷重の種類
(２) 剪断力 (５) 断面力 (内力)
(３) 曲げモーメント、ねじりモーメント (６) 応力分布の考え方

７. 静定・不静定
(１) 安定と不安定 (３) 支持構造と支点反力
(２) 静定と不静定 (４) 静定と不静定の判別

８. 荷重の設定と支点反力の算出
(１) 支持構造と支点反力成分の確認
(２) 荷重の設定
(３) 力のつりあい式 （∑X = 0, ∑ Y = 0, ∑ M = 0 ） の設定
(４) 支点反力の算出

９. せん断力図 (SFD) と曲げモーメント図 (BMD)
(１) 仮想断面の考え方
(２) 不連続区間のポイント（端点と荷重点）

１０. たわみ、たわみ角の計算
(１) 梁のたわみの基本的解法（基礎微分方程式）
(２) 端末条件
(３) 代表的な支持構造と荷重条件でのたわみ、たわみ角の公式
(４) 断面系の図心の計算
(５) 複雑な断面系の断面二次モーメントの計算

１１. 実務事例における強度設計のポイント
(１) 多関節ロボット腕部の設計
(２) VTR の機構部品設計
(３) FEM での強度解析応用例

１２. 知っておきたい材料力学知識
(１) 主応力
(２) 剪断中心 / ねじり中心

１３. 強度設計計算演習

主な受講対象者

• 機械設計技術者
• 機械設計チームリーダー、マネージャー
• 機械設計補助、機械図面作成技術者
• 商品企画メンバー
• その他製品開発・商品説明担当者、製造技術者 etc.

期待される効果

< 習得知識・習得技術 >

• 材料力学の基本的な考え方の習得と身の回りの (構造)物の変形や破壊の現象を材料力学的な理論で理解することができ、納得・予測ができるようになる。
• なじみのない「断面二次モーメント」や「断面係数」、の意味するところ「破壊」を起こすメカニズム、防止する構造や材料選択手段などの設計アイデアの創出を論理的に進める・支援することができるようになる。
• 強度的な設計トラブルに対する解析力、適用すべき計算式の選択ができるようなる。
• CAE 解析結果などの数値に対する評価基準と設計改善対策案などのアイデア創出力が向上する。
• (構造)物に対する、強度的な感覚、予測する観察眼が向上する。
• 設計段階で、材料力学的な設計検討ルーチンを導入することで、強度的な設計トラブルを事前に防ぐことが可能になる。

< 目的・ゴール >

• 理論を「設計判断」に結び付けることができる
• 現場での強度検討を、自信をもって行える

公開セミナーの次回開催予定

• なし（出張研修専用の講座です）

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